干細(xì)胞外泌體以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì),包括可透過血腦屏障、攜帶多種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子等,在治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病時(shí)可以有效發(fā)揮多重作用。根據(jù)文獻(xiàn)所述,目前干細(xì)胞外泌體通過經(jīng)鼻給藥、靜脈回輸、局部注射等方式,被應(yīng)用到了帕金森、難治性抑郁癥、焦慮障礙和神經(jīng)退行性癡呆、中風(fēng)、神經(jīng)痛等疾病的治療當(dāng)中。在臨床研究中,干細(xì)胞外泌體有效發(fā)揮了神經(jīng)保護(hù)作用,增加神經(jīng)發(fā)生、改善睡眠質(zhì)量和認(rèn)知功能。
在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域,探索有效的神經(jīng)保護(hù)措施一直是研究熱點(diǎn)。
近年來,隨著干細(xì)胞外泌體的發(fā)展,基于外泌體干預(yù)和治療神系統(tǒng)疾病的臨床試驗(yàn)不斷開展,為這一領(lǐng)域帶來了革命性的突破。
外泌體是細(xì)胞釋放的一種納米級(jí)囊泡,它們攜帶著豐富的生物活性分子,如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸等。通過查閱文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn),近些年涉及干細(xì)胞外泌體干預(yù)和治療神系統(tǒng)疾病的臨床試驗(yàn)越來越多。
干細(xì)胞外泌體以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì),包括可透過血腦屏障、攜帶多種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子等,在治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病時(shí)可以有效發(fā)揮多重作用。
干細(xì)胞外泌體治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床匯總 根據(jù)下表所示,目前干細(xì)胞外泌體通過經(jīng)鼻給藥、靜脈回輸、局部注射等方式,被應(yīng)用到了帕金森、難治性抑郁癥、焦慮障礙和神經(jīng)退行性癡呆、中風(fēng)、神經(jīng)痛等疾病的治療當(dāng)中。
外泌體修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)疾病損傷機(jī)制 要了解外泌體與神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)系,需要了解神經(jīng)系統(tǒng)疾病的常見損傷機(jī)制,其中主要的便是微小RNA。microRNA (miRNA) 涉及所有細(xì)胞過經(jīng)元死亡、神經(jīng)發(fā)生、血管生成、血小板聚集、白細(xì)胞浸潤(rùn)、血腦屏障 (BBB) 破壞和組織梗死,這些過程會(huì)影響 CNS 損傷后的神經(jīng)功能缺損[1]。 大量的外泌體研究集中在它們摻入和運(yùn)輸miRNA的能力上。當(dāng)然這也是外泌體發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用的關(guān)鍵之一。 MSC 衍生的外泌體將 microRNA 轉(zhuǎn)移到神經(jīng)血管單位的各個(gè)細(xì)胞,并刺激實(shí)質(zhì)腦細(xì)胞分泌生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)因子,從而促進(jìn)神經(jīng)恢復(fù)機(jī)制。
例如,在小膠質(zhì)細(xì)胞來源的外泌體中,一種名為miR-124的微小RNA被證實(shí)能夠降低神經(jīng)元的凋亡,改善中風(fēng)后的癥狀。
另一項(xiàng)研究表明,間充質(zhì)干細(xì)胞衍生的外泌體能夠通過傳遞miR-133b來抑制帕金森病模型中的神經(jīng)元凋亡,促進(jìn)神經(jīng)突觸的重塑和功能恢復(fù)。 這些研究成果不僅為我們理解外泌體的神經(jīng)保護(hù)作用提供了有力證據(jù),也為開發(fā)新的治療策略提供了理論依據(jù)。
外泌體治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的主要機(jī)制[2,3]
1、血管生成:外泌體能夠攜帶多種生長(zhǎng)因子和信號(hào)分子,如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF),促進(jìn)血管新生,改善受損組織的血供,從而支持神經(jīng)組織的修復(fù)和再生。
2、神經(jīng)發(fā)生:外泌體通過傳遞特定的miRNA和蛋白質(zhì),可以促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖和分化,形成新的神經(jīng)元,有助于受損神經(jīng)系統(tǒng)的功能恢復(fù)。
3、突觸生成:外泌體中的某些分子,如神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)和腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF),可以促進(jìn)突觸的形成和重塑,增強(qiáng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可塑性,對(duì)認(rèn)知功能的恢復(fù)具有積極作用。
4、少突膠質(zhì)細(xì)胞生成:少突膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中負(fù)責(zé)髓鞘形成的細(xì)胞。外泌體能夠促進(jìn)少突膠質(zhì)前體細(xì)胞的增殖和分化,從而有助于受損神經(jīng)纖維的髓鞘再生。
5、抗炎反應(yīng):外泌體含有抗炎分子,如抗炎miRNA和蛋白質(zhì),能夠抑制炎癥反應(yīng),減少炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)和炎癥因子的釋放,為神經(jīng)組織的修復(fù)創(chuàng)造一個(gè)有利的微環(huán)境。
干細(xì)胞外泌體治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的效果匯總 在了解外泌體對(duì)腦血管神經(jīng)修復(fù)作用后,那么外泌體究竟可以達(dá)到哪些臨床效果呢?文獻(xiàn)表明,外泌體可以有效發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用,改善神經(jīng)系統(tǒng)疾病的多種癥狀。
(1)增強(qiáng)神經(jīng)發(fā)生 近年來,外泌體在神經(jīng)發(fā)生(Neurogenesis)中的作用受到了廣泛關(guān)注。在一項(xiàng)研究中,研究人員探討了來自間充質(zhì)干細(xì)胞的外泌體對(duì)神經(jīng)發(fā)生的潛在促進(jìn)作用。實(shí)驗(yàn)中,間充質(zhì)干細(xì)胞被培養(yǎng)并收集其外泌體,然后將這些外泌體應(yīng)用于受損的神經(jīng)細(xì)胞或動(dòng)物模型中。結(jié)果表明,這些外泌體能夠促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖和分化,增強(qiáng)神經(jīng)發(fā)生【4】。
(2)提高學(xué)習(xí)能力和改善記憶力減退 研究發(fā)現(xiàn),間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體能夠促進(jìn)Aβ的降解,減緩認(rèn)知功能的下降。有研究針對(duì)外泌體給藥對(duì)阿爾茨海默病小鼠模型認(rèn)知障礙的影響,小鼠在不同水迷宮測(cè)試期間,外泌體組和 MSC 組的小鼠的表現(xiàn)優(yōu)于 AD 組小鼠。證明,外泌體可以提高學(xué)習(xí)能力和記憶力減退【5】。
(3)改善失眠和提高睡眠質(zhì)量 已有研究表明,外泌體能夠調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng),從而有助于改善睡眠質(zhì)量。例如,一項(xiàng)研究探討了外泌體在治療神經(jīng)退行性疾病中的潛在作用,發(fā)現(xiàn)它們能夠減少炎癥并改善睡眠障礙【6】。
小結(jié) 通過調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥、促進(jìn)神經(jīng)元再生和增強(qiáng)血腦屏障功能等方式,外泌體為神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療提供了新的思路。隨著研究的不斷發(fā)展,外泌體對(duì)醫(yī)學(xué)的影響也日益。一方面,外泌體治療為神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者提供了新的治療希望,有望改善他們的生活質(zhì)量。另一方面,外泌體治療技術(shù)的發(fā)展也推動(dòng)了醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新和升級(jí),促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。 然而,外泌體技術(shù)的發(fā)展仍然面臨著挑戰(zhàn)。首先,外泌體的分離和純化技術(shù)仍需提高與改進(jìn),以獲得高純度、高活性的外泌體。其次,外泌體的體內(nèi)分布和代謝機(jī)制尚不明確,這影響了其治療效果的評(píng)估和優(yōu)化。此外,外泌體的安全性和潛在的免疫反應(yīng)也需要進(jìn)一步研究,未來,仍需開展大規(guī)模的臨床試驗(yàn),進(jìn)一步推動(dòng)外泌體治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床發(fā)展。 未來,隨著研究的深入和技術(shù)的進(jìn)步,相信外泌體將在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療中發(fā)揮更重要的作用。