從神經(jīng)干細(xì)胞角度探索中醫(yī)藥介入中樞神經(jīng)再生的研究策略*

招遠(yuǎn)祺，喬利軍，袁龍健，康妮妮，高紅霞，盧愛麗，馮 梅，黃 燕

(1.廣東省中醫(yī)院，廣州 510006;2.中國中醫(yī)科學(xué)院博士后流動(dòng)站，北京 100700)

從神經(jīng)干細(xì)胞角度探索中醫(yī)藥介入中樞神經(jīng)再生的研究策略*

招遠(yuǎn)祺1，2，喬利軍1，袁龍健1，康妮妮1，高紅霞1，盧愛麗1，馮 梅1，黃 燕1

(1.廣東省中醫(yī)院，廣州 510006;2.中國中醫(yī)科學(xué)院博士后流動(dòng)站，北京 100700)

從內(nèi)源性、外源性神經(jīng)干細(xì)胞兩方面總結(jié)分析其應(yīng)用于中樞神經(jīng)再生的研究現(xiàn)狀，并以中醫(yī)理論研究和實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，分析中醫(yī)藥療法促進(jìn)中樞神經(jīng)再生的可行性，進(jìn)一步探討中醫(yī)藥介入中樞神經(jīng)再生的研究思路與方法。通過對(duì)中醫(yī)學(xué)關(guān)于神經(jīng)干細(xì)胞、神經(jīng)再生理論的系統(tǒng)整理，深入挖掘并提出以有效方藥、腧穴為手段，從誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化、調(diào)控神經(jīng)再生微環(huán)境兩方面入手，確立以“醒神”為治則的中醫(yī)藥療法，有望促進(jìn)中樞神經(jīng)再生。

神經(jīng)干細(xì)胞;中樞神經(jīng)再生;中醫(yī)藥干預(yù);“醒神”療法

神經(jīng)細(xì)胞在體內(nèi)高度分化，為有絲分裂后細(xì)胞，成年中樞神經(jīng)系統(tǒng)(Central nervous system，CNS)中神經(jīng)元一直被認(rèn)為是不可再生的。如何修復(fù)或再生受損的神經(jīng)元成為神經(jīng)科學(xué)一直以來面臨的關(guān)鍵問題。半世紀(jì)前Altman［1］開創(chuàng)性地證明持續(xù)性的神經(jīng)發(fā)生存在于成人中，隨后相關(guān)研究證實(shí)神經(jīng)元確實(shí)存在于成年哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)的特殊區(qū)域［2］。此后，隨著對(duì)CNS發(fā)育過程和神經(jīng)干細(xì)胞(Neural stem cell，NSC)生物學(xué)研究的不斷深入，人們對(duì)通過神經(jīng)再生來治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病如腦梗塞、腦變性疾病寄予厚望。中醫(yī)學(xué)具有完備的基礎(chǔ)理論體系和豐富的臨床實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如何將其應(yīng)用于NSC及中樞神經(jīng)再生的研究，是中醫(yī)工作者值得思考的問題。本文綜述近年來NSC與中樞神經(jīng)再生的新進(jìn)展及中醫(yī)藥介入此領(lǐng)域的狀況，并探討中醫(yī)藥介入神經(jīng)再生的研究對(duì)策，旨在促進(jìn)中醫(yī)藥與中樞神經(jīng)再生的結(jié)合及在解決中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用。

1 NSC與中樞神經(jīng)再生的發(fā)展概況

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為成熟的CNS損傷后不能再生。腦和脊髓組織具有自我修復(fù)功能的發(fā)現(xiàn)［3］，NSC在成年哺乳動(dòng)物中的成功分離提取［4］，使人們對(duì)中樞神經(jīng)再生有了新的認(rèn)識(shí)。NSC是神經(jīng)系統(tǒng)自我修復(fù)的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，它不僅存在于胚胎發(fā)育時(shí)期，而且存在于成年哺乳動(dòng)物中。研究證實(shí)，海馬齒狀回顆粒下層 (Subgranularzone，SGZ)、側(cè)腦室下區(qū)(Subventricular zone，SVZ)是成體大腦內(nèi)源性NSC的主要存在腦區(qū)［5］。成年神經(jīng)發(fā)生過程受生理、病理和藥理刺激等各種動(dòng)態(tài)因素的調(diào)節(jié)［6］，如中風(fēng)、創(chuàng)傷性腦損傷、脊髓損傷、神經(jīng)退行性疾病，如Alzheimer’s disease(AD)、Parkinson’s disease(PD)、Amyotrophic lateral sclerosis(ALS)和 Huntington’s disease(HD)等。因此，再生醫(yī)學(xué)的目的之一即利用NSC促進(jìn)腦和脊髓損傷區(qū)域的神經(jīng)再生。

NSC的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了將其應(yīng)用于CNS再生的研究熱潮，目前已形成2個(gè)研究方向［7］，一是激活內(nèi)源性NSC，促進(jìn)其分化形成神經(jīng)元或神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，二是移植外源性干細(xì)胞，將NSC在體外分離、培養(yǎng)之后移植入病變部位。

1.1 內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞的促中樞神經(jīng)再生作用機(jī)制

SVZ區(qū)NSC位于室管膜下，通過上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)連接側(cè)腦室。成年SVZ區(qū)NSC表達(dá)生成Dlx2+、Musashi1+前體細(xì)胞，大部分的前體細(xì)胞隨即表達(dá)為PSA-NCAM+、DCX+的神經(jīng)母細(xì)胞，進(jìn)一步通過喙側(cè)遷移流(RMS)遷移至嗅球［8］。海馬齒狀回SGZ區(qū)NSC遷移范圍很局限，主要引起局部齒狀回顆粒細(xì)胞的谷氨酸興奮性。在脊髓中，NSC存在于室管膜上，它們由此緩慢增殖、遷移到脊髓外層，最終分化為星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞［9］。

NSC具有良好的多向分化潛能和自我更新的特性，可不斷產(chǎn)生新的神經(jīng)元，參與神經(jīng)功能的修復(fù)。生理情況下，絕大多數(shù)NSC處于靜息狀態(tài)并受微環(huán)境調(diào)控。當(dāng)腦或脊髓組織損傷、微環(huán)境改變時(shí)，NSC被激活，并以單個(gè)遷移或者鏈?zhǔn)竭w移方式到達(dá)神經(jīng)受損區(qū)域，替換變性壞死的神經(jīng)元，發(fā)揮其代償和修復(fù)作用，促進(jìn)神經(jīng)再生［10］。盡管內(nèi)源性NSC可以通過細(xì)胞替代的方式修復(fù)受損神經(jīng)區(qū)域，但整個(gè)神經(jīng)再生過程中，只有半數(shù)新生神經(jīng)元能夠遷移至損傷部位，分化成熟并成功建立突觸聯(lián)系［11］。Santos［12］分析指出，內(nèi)源性NSC再生遷移分化過程受損傷周圍環(huán)境的抑制，因而并未被充分激活。

CNS損傷后微環(huán)境發(fā)生改變，損傷處神經(jīng)營養(yǎng)因子、神經(jīng)元再生相關(guān)蛋白缺乏、神經(jīng)生長抑制因子增多等多種因素綜合作用抑制神經(jīng)再生過程。神經(jīng)生長因子(Neurotrophic factors，NTFs)不僅在發(fā)育過程中調(diào)節(jié)神經(jīng)元存活，還能阻止成年神經(jīng)元損傷后的死亡，促使神經(jīng)元修復(fù)、軸突再生、調(diào)節(jié)突觸可塑性和神經(jīng)遞質(zhì)。NTFs的應(yīng)用已成為促進(jìn)NSC增殖遷移分化、提高中樞神經(jīng)元再生能力的重要方法。實(shí)驗(yàn)研究中NTFs大多采用腦室注射或局部緩慢給藥2種給藥途徑［13］，但由此所觀察到的神經(jīng)再生或神經(jīng)營養(yǎng)作用，是生長因子直接作用于NSC產(chǎn)生的還是腦組織的連鎖反應(yīng)尚待進(jìn)一步的研究證實(shí)。

1.2 外源性神經(jīng)干細(xì)胞的促中樞神經(jīng)再生作用機(jī)制

盡管成年人大腦的特定區(qū)域內(nèi)含有NSC，但并未像人們所預(yù)期的那樣，對(duì)神經(jīng)功能的恢復(fù)起到令人矚目的作用。因此，長期以來干細(xì)胞或干細(xì)胞源性祖細(xì)胞移植作為解決腦損傷修復(fù)治療的方案?jìng)涫苤匾暋Ｔ谶^去的10年里，大量的動(dòng)物疾病模型如中風(fēng)、AD、PD、ALS以及HD等，均有力地證明不同種類干細(xì)胞的誘導(dǎo)神經(jīng)再生作用。

胚胎干細(xì)胞(Embryonic stem cells，ESCs)有巨大的潛力，滿足神經(jīng)細(xì)胞替代療法所需求細(xì)胞數(shù)量。ESCs來自早期囊胚的內(nèi)層細(xì)胞團(tuán)，是可高度增殖的多能細(xì)胞，能夠分化成為人體的所有細(xì)胞類型［14］。Kim［15］等以大鼠中風(fēng)模型為研究對(duì)象，觀察到由人類胚胎干細(xì)胞分化的PSA-NCAM+神經(jīng)母細(xì)胞可明顯改善大鼠受損神經(jīng)組織完整性以及大鼠的行為表現(xiàn)。

成體神經(jīng)組織來源的神經(jīng)干細(xì)胞，包括從出生到成年期腦組織的廣泛區(qū)域。雖然成體神經(jīng)組織來源的NSC有生物學(xué)特性的差異性，但其存在的神經(jīng)解剖部位有很大的一致性。Vescovi等［16］采用人類細(xì)胞克隆分析技術(shù)，成功地從15周人胚神經(jīng)系統(tǒng)不同區(qū)域誘導(dǎo)出NSC。

成體非神經(jīng)組織來源的神經(jīng)干細(xì)胞，主要是指存在于正常發(fā)育個(gè)體內(nèi)的組織干細(xì)胞，目前已經(jīng)確定在人的骨髓、肌肉、血液、脂肪和皮膚等部位都有成體干細(xì)胞存在，相關(guān)研究明確提示造血干細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、臍帶血干細(xì)胞、脂肪干細(xì)胞、牙髓干細(xì)胞、肝臟干細(xì)胞、皮膚干細(xì)胞等可在一定條件下轉(zhuǎn)化為神經(jīng)細(xì)胞(神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞)［17-19］，誘導(dǎo)神經(jīng)再生。

誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(Induced pluripotent stem cell，iPS cell)通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子或其他技術(shù)從體細(xì)胞重新編程獲得的多能干細(xì)胞，也稱誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞［20］。Takahashi［21］等成功地將小鼠成纖維細(xì)胞編碼重組為高度類似ESCs的細(xì)胞。僅僅1年的時(shí)間，這項(xiàng)逆轉(zhuǎn)細(xì)胞發(fā)育過程的新技術(shù)就被應(yīng)用于人類的體細(xì)胞［22］。它可通過對(duì)患者自身的諸多組織細(xì)胞重新編程獲得iPS細(xì)胞，并將之進(jìn)一步誘導(dǎo)分化至因神經(jīng)退行性病變或損傷所喪失的細(xì)胞類型［23］。按照最終設(shè)想，這種為病人量身打造的干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)將作為細(xì)胞移植的新手段，用于在人體衰老退化過程中的各種疾病［14］。

2 中醫(yī)學(xué)對(duì)NSC及中樞神經(jīng)再生的認(rèn)識(shí)

NSC研究無疑是現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)研究的熱點(diǎn)與前沿，它促使科學(xué)家對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的生長、分化、發(fā)育等基本生命規(guī)律有了新認(rèn)識(shí)。隨著NSC研究的不斷深入，再生醫(yī)學(xué)迎來新的發(fā)展契機(jī)。中醫(yī)再生醫(yī)學(xué)是在中醫(yī)學(xué)和再生醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，它將中醫(yī)學(xué)和再生醫(yī)學(xué)的理論與方法相結(jié)合，研究中醫(yī)藥調(diào)控組織或器官再生方法與機(jī)制［24］。

2.1 “腦神”學(xué)說與中樞神經(jīng)再生關(guān)系的認(rèn)識(shí)

腦為奇恒之府，《靈樞·海論》明確指出腦的解剖位置:“腦為髓之海，其輸上在于其蓋，下在風(fēng)府。”任繼學(xué)［25］援引《金丹正理》之言:“頭有九宮，腦有九瓣”，并將其與現(xiàn)代解剖學(xué)相比較，對(duì)腦的形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。《觀物外》:“其脊骨中髓，上至于腦，下至于尾骶”，從解剖學(xué)的角度指明腦與脊髓的聯(lián)系。

《靈樞·經(jīng)脈》對(duì)腦做了準(zhǔn)確描述:“人始生，先成精，精成而腦髓生。”腎者主藏精，主骨生髓。《素問·五臟生成》指出:“諸髓者皆屬于腦”，《靈樞·海論》明言“腦為髓之海”，說明腎精為腦發(fā)生形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。誠如《醫(yī)學(xué)衷中參西錄·醫(yī)論》所言:“腦為髓海，乃聚髓處，非生髓之處，究其本源，實(shí)由腎中真陰真陽之氣，醞釀化合而成，緣督脈上升而貫注于腦。”

任繼學(xué)［25］從之“象”的角度揭示腦髓的本質(zhì):生成于兩精相搏之胚胎，由陰精陽氣相互轉(zhuǎn)化，為太極之象。強(qiáng)調(diào)腦髓之160億個(gè)細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)皆有膜、脂、肌核，均具有升降、動(dòng)靜之機(jī)能，是生化、聯(lián)接、調(diào)控、表達(dá)之基，說明腦髓是腦發(fā)揮作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。現(xiàn)代生物學(xué)研究認(rèn)為，中醫(yī)學(xué)的“腦髓”應(yīng)當(dāng)包括神經(jīng)干細(xì)胞、神經(jīng)祖細(xì)胞(前體細(xì)胞)、神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞、胞外基質(zhì)等基本結(jié)構(gòu)和功能單元［26］，腦髓的功能活動(dòng)恰與NSC增殖、遷移、分化、發(fā)育及CNS再生等基本機(jī)制相吻合。

《本草綱目·辛夷》云:“腦為元神之府。”腦髓通過元神(精質(zhì)體蘊(yùn)藏元神)、神機(jī)(元神之功能名曰神機(jī))、神經(jīng)(神機(jī)之動(dòng)靜、升降、出入之細(xì)絡(luò))行使統(tǒng)御生命的功能，主宰生長、發(fā)育、衰老的生理全過程［25］。腦髓內(nèi)寓元神，為一身之主宰，故五臟六腑聽命于腦，腦神調(diào)節(jié)各臟腑功能之平衡協(xié)調(diào)。同時(shí)，腦神又接受來源于五臟六腑、經(jīng)絡(luò)氣血之信息，如此上下、內(nèi)外協(xié)同呼應(yīng)，神之功用方能完成。石學(xué)敏［27］認(rèn)為，卒中的病機(jī)為“竅閉神匿，神不導(dǎo)氣”，病機(jī)中強(qiáng)調(diào)“神”的致病作用。劉茂才［28］以腦髓為理論基礎(chǔ)，對(duì)腦病病機(jī)加以闡述，認(rèn)為頭面清竅皆通于腦，清竅滯塞即腦神受擾、清陽蒙蔽，出現(xiàn)呆滯、神昏、中風(fēng)、頭痛、頭暈、健忘等腦病。

2.2 “醒神”治則的確立

由上可知，生理狀態(tài)下腦髓所包含的物質(zhì)基礎(chǔ)各安其職，確保腦神功能處于動(dòng)態(tài)平衡。一旦病邪侵襲，腦髓生理環(huán)境改變，腦神功能紊亂則頭腦無主，其病必作。與之相似，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，生理情況下，絕大多數(shù)的NSC處于靜息狀態(tài)，當(dāng)腦或脊髓組織損傷、微環(huán)境改變時(shí)，NSC被激活，替換變性壞死的神經(jīng)元，發(fā)揮其代償和修復(fù)作用，促進(jìn)神經(jīng)再生。故從理論上講，有利于腦髓生成、維持腦神功能穩(wěn)定的中醫(yī)藥療法，應(yīng)該對(duì)促進(jìn)NSC的增殖分化從而促進(jìn)CNS再生起積極作用。基于此認(rèn)識(shí)，筆者提出腦神是腦生長發(fā)育和產(chǎn)生各種功能的主宰，腦神功能的協(xié)調(diào)與否與NSC的激活、增殖和分化有密切關(guān)系;確立醒神的中醫(yī)治則而處方施治，不但可能參與NSC的激活、增殖和分化的調(diào)控，而且可能參與再生微環(huán)境的調(diào)控，從而促進(jìn)CNS神經(jīng)再生。

方永奇［29］等認(rèn)為，醒腦開竅中藥對(duì)CNS、循環(huán)系統(tǒng)、腦細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)等方面有著確切的藥理作用，能改善腦功能，減輕腦水腫和腦損害。沈琦［30］等報(bào)道麝香水溶物能促進(jìn)大鼠神經(jīng)干細(xì)胞團(tuán)的分散和細(xì)胞貼壁、變形，并有向神經(jīng)膠質(zhì)樣細(xì)胞分化的趨勢(shì)，同時(shí)可以提高神經(jīng)干細(xì)胞對(duì)pEGFP-C1的電轉(zhuǎn)染率。韋琛靜［31］等研究結(jié)果顯示，丹龍醒腦方組在治療3 d和7 d后海馬CA1區(qū)Nestin蛋白的平均光密度增加(P＜0.05)，GFAP蛋白的平均灰度值減少(P＜0.05)。提示丹龍醒腦方對(duì)海馬CA1區(qū)病理形態(tài)有保護(hù)作用，其抗腦缺血損傷可能與促進(jìn)海馬區(qū)神經(jīng)細(xì)胞增殖和分化有關(guān)。劉振寰［32］等以通督醒神針刺法刺激腦性癱瘓幼鼠，發(fā)現(xiàn)針刺可抑制幼鼠腦內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)腦組織的神經(jīng)生長因子表達(dá)，改善肢體功能，對(duì)腦組織損傷具有一定的保護(hù)作用，且越早干預(yù)效果越好。楊春壯［33］等以老年性癡呆大鼠為模型，觀察針刺對(duì)NSC海馬內(nèi)移植大鼠行為學(xué)和NPY表達(dá)的影響。結(jié)果顯示，移植針刺組大鼠海馬NPY表達(dá)比模型組增加(P＜0.01)，同時(shí)與移植組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，說明針刺結(jié)合干細(xì)胞移植比單純干細(xì)胞移植效果更好。以上研究初步證實(shí)了以“醒神”為治則的中醫(yī)藥療法可以影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的神經(jīng)發(fā)生。

3 中醫(yī)藥介入中樞神經(jīng)再生的研究思路

中樞神經(jīng)再生與神經(jīng)干細(xì)胞及其所處的微環(huán)境關(guān)系密切，故中醫(yī)藥介入中樞神經(jīng)再生的研究可從以下兩方面入手:一方面探討如何運(yùn)用以“醒神”為治則的中醫(yī)藥療法，促進(jìn)NSC的增殖、遷移和分化，上調(diào)神經(jīng)元再生相關(guān)蛋白的表達(dá)，以提高CNS的內(nèi)在再生潛力;另一方面探討如何運(yùn)用以“醒神”為治則的中醫(yī)藥療法，削減抑制性神經(jīng)生長的因子對(duì)再生修復(fù)的抑制作用，調(diào)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)和炎癥反應(yīng)等，改善適合CNS再生的微環(huán)境，以促進(jìn)損傷神經(jīng)功能的恢復(fù)。

另外，根據(jù)病因和臨床證候的不同，采用醒神方法不同［34］如開竅醒神、通腑醒神、健腦醒神、祛瘀醒神、瀉熱醒神等，隨之而選取的醒神手段也有所不同，或取中藥內(nèi)服或以中藥外用或秉針灸施治。根據(jù)文獻(xiàn)梳理、臨床經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、現(xiàn)代研究分析，系統(tǒng)深入地篩選對(duì)CNS損傷有明確療效、與神經(jīng)生長具有相關(guān)作用的中藥，再進(jìn)一步發(fā)掘出對(duì)神經(jīng)再生確有影響的單味藥、中藥復(fù)方、中藥提取物或藥物主要成分，為新藥開發(fā)奠定基礎(chǔ);或篩選有效的腧穴，為臨床治療CNS損傷提供新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和有效手段。

4 結(jié)語

中樞神經(jīng)再生醫(yī)學(xué)的進(jìn)展必須要立足于基礎(chǔ)的細(xì)胞學(xué)與發(fā)展的生物學(xué)，NSC則是中樞神經(jīng)再生的基礎(chǔ)。中醫(yī)藥介入中樞神經(jīng)再生的基礎(chǔ)可概括為如下兩點(diǎn):首先要系統(tǒng)整理中醫(yī)理論對(duì)中樞神經(jīng)再生醫(yī)學(xué)的認(rèn)識(shí);其次需要對(duì)中醫(yī)藥復(fù)方、針灸取穴進(jìn)行深入挖掘，尋求有效方藥、腧穴，促進(jìn)CNS再生相關(guān)機(jī)制的研究，從而改善當(dāng)前中醫(yī)藥、針灸在中樞神經(jīng)再生醫(yī)學(xué)中的劣勢(shì)，提升中醫(yī)藥介入中樞神經(jīng)再生的應(yīng)用潛力。

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R2-031

:A

:1006-3250(2015)07-0915-04

2015-01-17

中國博士后科學(xué)基金面上資助項(xiàng)目(2013M530858);中國博士后科學(xué)基金特別資助項(xiàng)目(2014T70203)

招遠(yuǎn)祺(1978-)，男，廣東南海人，博士后，從事腦血管疾病的臨床與基礎(chǔ)研究。