为大脑争取10-15年!9篇文献系统解读间充质干细胞与外泌体如何对抗认知衰退

1个月前 (02-10) 阅读数 141 #综合
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本文重点摘要



认知功能衰退,尤其是阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病引发的认知障碍,已成为全球老龄化社会的重大健康挑战。


2025年,间充质干细胞以及外泌体在改善认知障碍领域的2项研究成果备受关注。


第一项是《自然·医学》杂志刊登的双盲随机对照2a期临床试验的结果:间充质干细胞治疗使阿尔兹海默症患者全脑体积减少的速率减缓了48.4%,使得患者海马体的萎缩速度降低了61.9%;


第二项是美国研究者发现干细胞来源的细胞外囊泡能抑制阿尔茨海默病模型中小胶质细胞的促炎反应,减少脑内炎症和斑块沉积。研究者称该疗法或可延缓病程10-15年,显著改善患者生活质量。


今天通过汇总9篇文献,系统性解析间充质干细胞以及外泌体在改善认知衰老与功能障碍的独特机制,具体以阿尔茨海默病(AD)和帕金森病(PD)为例,帮助大家更为直观的了解间充质干细胞与外泌体在对抗衰老及衰老相关疾病中所具有的应用前景。

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本期撰文:海军军医大学 鹌鹑

本文审核专家:江苏大学附属医院 李晶教授



认知衰老是一个自然过程,表现为记忆力、注意力和执行功能逐渐下降,受遗传和生活方式因素影响。


相比之下,认知障碍会导致患者在临床上出现思维和行为缺陷,这些缺陷扰乱日常生活,通常由病理状况引起,包括神经退行性疾病、脑血管事件和系统性因素。


这类疾病会逐步侵蚀记忆力、注意力等核心认知能力,严重影响患者生活质量,给家庭和社会带来沉重负担。


阿尔茨海默病(AD)和帕金森病(PD)是认知障碍最常见的致病因素,二者虽临床特征各异,但存在共性病理机制,为广谱治疗手段研发提供了可能。


阿尔茨海默病占痴呆病例的60%-80%,65岁以上人群高发,预计2060年全球患者将接近1400万。


图片


核心病理是大脑淀粉样β(Aβ)斑块沉积和tau蛋白过度磷酸化形成的神经纤维缠结,二者破坏神经元功能,导致突触丢失和神经元死亡。


疾病早期表现为情景记忆障碍,随病情进展,损伤扩散至多个脑区,最终引发严重脑萎缩和生活不能自理。


图片引用自文献1   认知衰老的全面概述:机制、风险因素及神经退行性疾病途径


帕金森病是第二大神经退行性疾病,典型表现为震颤、肌强直等运动症状,但其非运动症状尤其是认知障碍,对预后影响深远。核心病理是中脑黑质致密部多巴胺能神经元进行性丢失,伴随α-突触核蛋白聚集形成路易小体。


总得来说,衰老为首要风险因素,神经炎症、氧化应激、线粒体功能障碍为共同病理机制,且均存在从轻度认知损伤到重度痴呆的进展过程,而这正是间充质干细胞与外泌体疗法的靶向切入点【1】


表格引用自文献1


MSCs在改善认知障碍中的作用

MSCs可能通过靶向多条参与阿尔茨海默病病理的通路,而非仅关注单一病理标志来提供疾病修饰作用。


在阿尔茨海默病的干预中,MSCs呈多阶段、多靶点治疗效果:

敲重点

(1)早中期可抑制Aβ生成、促进清除,降低tau蛋白磷酸化水平,减少异常蛋白沉积【2】


(2)晚期可重编程小胶质细胞为抗炎表型,减少TNF-α、IL-1β等促炎因子分泌,同时通过分泌BDNF激活神经祖细胞,促进神经发生和突触修复【3】


(3)此外,MSCs可向受损神经元转移线粒体,修复功能、减轻氧化应激【4】



针对帕金森病,MSCs的作用于机制又可分为:


敲重点

(1)    可通过诱导分化为多巴胺能神经元,直接补充受损细胞、恢复多巴胺分泌。

(2)    通过旁分泌提供营养支持,抑制残存神经元凋亡【5】


(3)    间充质干细胞的免疫调节能力可抑制神经炎症,减少ROS生成和α-突触核蛋白聚集,且能促进脑血管生成、改善脑部血供。


(4)    MSC分泌多种神经营养因子,如脑源性神经营养因子(BDNF)和胶质细胞系来源神经营养因子(GDNF)。这些因素在支持现有神经元的生存、功能和再生方面起着关键作用【6】


外泌体干预认知障碍中的作用机制


研究发现,间充质干细胞外泌体在阿尔茨海默病模型中干预效果显著。


图片引用自文献1  MSC移植与外泌体治疗的细胞层面运作


例如,静脉或侧脑室注射外泌体可减少Aβ斑块沉积、提高神经元存活率,通过递送抗炎microRNA抑制胶质细胞激活,调节HDAC4表达促进Aβ清除和tau去磷酸化【7】


在帕金森的干预中,研究表明:


MSC来源的外泌体能够有效穿越血脑屏障,在神经保护中发挥关键作用。这些外泌体诱导自噬、抑制细胞凋亡并促进细胞增殖,为PD的干预带来多方面的益处【8】


体内实验进一步强调了外泌体减少多巴胺能神经元丧失、上调纹状体多巴胺水平以及缓解帕金森症症状的能力【9】


小结


全球老龄化加剧使认知障碍防治成为重要公共卫生问题,MSCs与外泌体疗法凭借独特的再生、神经保护和免疫调节特性,有望突破现有干预局限,实现从症状缓解到病理修复的跨越。在临床发展中,MSC以及外泌体已取得令人鼓舞的进展,未来仍需要聚焦如何优化细胞来源、剂量和给药方案,确定最佳治疗时间窗,以及开发可靠的生物标志物来预测和监测疗效。尽管仍面临技术瓶颈和临床转化挑战,但随着研究深入和技术革新,间充质干细胞及外泌体有望成为认知障碍干预的更为有效的选择。

参考文献:

1.      Tew, V.K.; Barathan, M.; Nordin, F.; Law, J.X.; Ng, M.H. Emerging Role of Mesenchymal Stromal Cell and Exosome Therapies in Treating Cognitive Impairment. Pharmaceutics 2025, 17, 284. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics17030284

2.      Wang, Y.; Hu, H.; Liu, X.; Guo, X. Hypoglycemic medicines in the treatment of Alzheimer’s disease: Pathophysiological links between AD and glucose metabolism. Front. Pharmacol. 2023, 14, 1138499.

3.      Sun, Z.; Zhang, X.; So, K.F.; Jiang, W.; Chiu, K. Targeting Microglia in Alzheimer’s Disease: Pathogenesis and Potential Therapeutic Strategies. Biomolecules 2024, 14, 833.

4.      Noh, S.E.; Lee, S.J.; Cho, C.S.; Jo, D.H.; Park, K.S.; Kim, J.H. Mitochondrial transplantation attenuates oligomeric amyloid-beta-induced mitochondrial dysfunction and tight junction protein destruction in retinal pigment epithelium. Free Radic. Biol. Med. 2024, 212, 10–21.

5.      Wu, Y.; Meng, X.; Cheng, W.Y.; Yan, Z.; Li, K.; Wang, J.; Jiang, T.; Zhou, F.; Wong, K.H.; Zhong, C.; et al. Can pluripotent/multipotent stem cells reverse Parkinson’s disease progression? Front. Neurosci. 2024, 18, 1210447.

6.      Li, M.; Chen, H.; Zhu, M. Mesenchymal stem cells for regenerative medicine in central nervous system. Front. Neurosci. 2022, 16, 1068114. 

7.      Chen, Y.A.; Lu, C.H.; Ke, C.C.; Liu, R.S. Mesenchymal Stem Cell-Derived Extracellular Vesicle-Based Therapy for Alzheimer’s Disease: Progress and Opportunity. Membranes 2021, 11, 796.

8.      Liu, S.F.; Li, L.Y.; Zhuang, J.L.; Li, M.M.; Ye, L.C.; Chen, X.R.; Lin, S.; Chen, C.N. Update on the application of mesenchymal stem cell-derived exosomes in the treatment of Parkinson’s disease: A systematic review. Front. Neurol. 2022, 13, 950715.

9.      Chen, H.X.; Liang, F.C.; Gu, P.; Xu, B.L.; Xu, H.J.; Wang, W.T.; Hou, J.Y.; Xie, D.X.; Chai, X.Q.; An, S.J. Exosomes derived from mesenchymal stem cells repair a Parkinson’s disease model by inducing autophagy. Cell Death Dis. 2020, 11, 288. 




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