引言:创伤性脑损伤(TBI)是全球死亡及残疾的主要原因之一,但其相关治疗却一直不尽如人意,近日,国际期刊《InternationalJournalofOralScience》文章深度揭示了干细胞治疗TBI的潜在分子机制,它能减轻神经炎症,修复脑损伤,为TBI和其他神经系统疾病的临床干预提供了新的治疗靶点。
创伤性脑损伤(TBI)通常发生在交通事故、高处坠落等外部暴力因素之后,猛烈的外伤会损害脑组织,让患者产生认知、运动、感觉等多种功能障碍。
这种疾病是世界范围内导致死亡和残疾的主要原因之一,我国每年因TBI死亡患者超10万人,且有研究表明:就算是轻度损伤,也会让大脑清除毒素的能力严重受损,并在后期有可能导致阿尔茨海默症和其他神经退行性疾病。
然而与之相对的是,在很长一段时间里,TBI的预后效果都不尽如人意。直到21世纪,随着再生医学的蓬勃发展,科学家终于看到了一丝新的曙光。
我们知道,神经元损伤是TBI的关键,而牙科来源的间充质干细胞(DSCs)恰好拥有与生俱来的神经源性潜力。在随后的研究中,越来越多的线索也指向牙髓间充质干细胞(DSCs)能帮助重建神经,恢复TBI患者的身体功能。
但这不是研究的终点,为了进一步确认干细胞疗法的作用机制,《InternationalJournalofOralScience》(影响因子:24.)近日发表一则研究[1]:研究者通过实验确定了人类脱落乳牙干细胞分泌的细胞外囊泡(SHED-EVs)中的关键治疗效应miRNA以及治疗TBI的分子机制,为TBI和其他相关神经系统疾病的未来临床干预提供了新的治疗靶点。
01减轻炎症,促进神经修复,科学家揭示干细胞治疗TBI机制
早在21世纪初,研究者就在尝试应用间充质干细胞治疗TBI。
年,7名创伤性脑损伤患者被移植了间充质干细胞[2],第一针被注射到患者的受伤区域,第二针则是通过静脉注射,实验6个月后显示,患者的神经功能明显改善。
时间来到近日,由中国神经修复学会和国际神经修复学会中国委员会共同制定的《颅脑创伤临床神经修复治疗指南(版)》[3]也提到:细胞治疗结合其他神经恢复方法,不仅可提高疗效,还可为已接受过良好常规治疗的TBI患者提供可行的治疗方案或替代治疗。
以上种种证实了干细胞在治疗创伤性脑损伤上的效用,但并未详解其中的作用机制,为了进一步找到治疗靶点,西安交通大学钻研多年,并在5年前报道了SHED-EVs能通过改变小胶质细胞M1/M2极化来促进大鼠TBI的功能恢复,将机制问题留给了SHED-EVs与其靶细胞之间的相互作用。
于是,在本次研究中,科学家首先在EV表征后进行了miRNA阵列,并揭示了27种上调的miRNA和39种下调的miRNA。基于SHED-EV共培养小胶质细胞增加4倍,他们选择miR--5p作为潜在效应物。
这种潜在效应物会被SHED-EVs转移到活化的小胶质细胞上,并参与神经炎症中的小胶质细胞调节—当miR--5p被抑制时,促炎细胞因子的分泌增加,而SHED-EVs的参与则明显逆转了这种效应。
随后研究者预测了潜在靶点,并确定Ehmt2是miR--5p的下游靶标。这是一个重要靶标,在过往的研究中,Ehmt2参与着神经系统疾病的许多病理生理过程,尤其是阿尔茨海默症。
而SHED-EVs转移的miR--5p将直接靶向小胶质细胞的Ehmt2,抑制H3K9me2,降低对CXCL14(中枢神经系统中的关键趋化因子配体)的抑制作用,改变小胶质细胞极化,从而减轻了神经炎症并增强了脑损伤的修复。
至此,SHED-EVs靶向小胶质细胞的潜在机制被揭示,研究为未来的转化医学提供了有价值的信息,而为了增强SHED-EVs的治疗效果,科学家或将对其进行工程修改。
研究者也提出:考虑到小胶质细胞极化在阿尔茨海默病中的关键作用,Ehmt2/H3K9me2/CXCL14是否也参与其他神经系统疾病的病理学,也应在今后的研究中被讨论。
02干细胞疗法,脑部疾病的新曙光
脑科学的进展其实一直很缓慢,一方面在于人类脑部结构过于精密,一方面也是大脑自行建立了血脑屏障(BBB),如此一道“防线”虽能抵御有害物质的侵害,但同时也拒绝了很多“救命”药物的帮助,让与大脑相关的疾病变得格外难以治愈。
那么有没有一种物质能够穿越血脑屏障,又能为大脑带来积极影响呢?当然有,干细胞所分泌的外泌体便是其中之一。
它由干细胞的旁分泌机制产生,个头虽是细胞外囊泡中最小的一个(只有40-nm),内里却装载了miRNA、mRNA、IncRNA和细胞因子等诸多“货物”,研究表明,外泌体就像同城闪送的快递员,能将这些物质精准送达给另一个细胞,以完成细胞间的通讯。
作为天然纳米颗粒,干细胞外泌体天生拥有着“穿越”组织屏障的绝技,而当其到达我们的大脑里,它还能发挥着免疫调节、抗炎和抗纤维化、抑制氧化应激、增强血管生成等作用。
这些功效助力着干细胞在治疗脑血管疾病、阿尔茨海默症、帕金森等难治性疾病上大放异彩。如《AdvancedScience》(影响因子:17.)曾报道干细胞可调节脑内炎性环境,促进神经再生和突触链接,提高阿尔茨海默病模型动物的学习记忆和认知能力[4]。而《CellStemCell》(影响因子23.)则报道过干细胞移植对帕金森病神经修复的积极影响[5]。
总而言之,干细胞技术在治疗脑部疾病上前景广阔。随着近些年再生医学技术的不断革新,进度缓慢的脑科学或许将在不久后迎来“大迈步”,为更多脑病患者带去新的希望。
写在最后:
大脑是人体最精密也最复杂的器官,在很长一段时间内,我们止步于它的“防线”之外,并为其复杂的结构焦头烂额,而干细胞技术的诞生为这一切劈开了新的道路,它为脑部难治性疾病找到新的突破口,也让我们开始相信,疾病治愈已然越来越近。