高 晗,李文濤
·綜述與進(jìn)展·
中醫(yī)藥對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化影響的研究進(jìn)展
高 晗,李文濤
目前中醫(yī)藥對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化的研究較多,研究方法分為體內(nèi)試驗(yàn)和體外試驗(yàn),神經(jīng)干細(xì)胞主要分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(多為星形膠質(zhì)細(xì)胞,對(duì)少突膠質(zhì)細(xì)胞的研究較少)。其促進(jìn)增殖分化的中藥類型主要有:滋陰、益氣、補(bǔ)腎、活血、清熱解毒等。雖然已發(fā)現(xiàn)許多中藥對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化有調(diào)節(jié)作用,包括中藥單體、單味藥、中藥復(fù)方、中藥制劑等,但是目前對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的研究仍然比較局限,還需要進(jìn)一步研究。對(duì)2010年以來中醫(yī)藥對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化作用以及相關(guān)機(jī)制進(jìn)行綜述。
神經(jīng)干細(xì)胞;中醫(yī)藥;增殖;分化
神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)是指一類具有自我更新能力和多向分化潛能的細(xì)胞,能分化成為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞等眾多神經(jīng)細(xì)胞。它的自我更新和多向分化潛能,為治療神經(jīng)性疾病帶來了希望,如何結(jié)合中醫(yī)藥來誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化成為近年來研究的熱點(diǎn),也為中醫(yī)藥的現(xiàn)代化研究提供了一個(gè)新的結(jié)合點(diǎn)。
1965年, Altman等[1]首次在新生大鼠的海馬齒狀回發(fā)現(xiàn)新生的顆粒細(xì)胞, 為神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生提供了解剖學(xué)證據(jù)。1992年, Reynolds等[2]首先利用神經(jīng)球特殊培養(yǎng)條件, 先后從胎鼠和成鼠紋狀體分離得到神經(jīng)干細(xì)胞, 為中樞神經(jīng)性的重建和神經(jīng)的再生提供了一個(gè)新的思路,打破了傳統(tǒng)觀念所認(rèn)為的神經(jīng)損傷后不能再生,只能由星形膠質(zhì)細(xì)胞增生,瘢痕組織代替缺失的神經(jīng)元觀念。之后眾多研究證明多種成年哺乳動(dòng)物腦內(nèi)都存在神經(jīng)干細(xì)胞。繼中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)成功分離到NSCs后,1996年Weiss等[3]首次報(bào)道成功從成年哺乳動(dòng)物脊髓內(nèi)分離到了NSCs,隨后,人們先后在大腦、骨組織、軟骨、肺等組織中檢測(cè)出由骨髓基質(zhì)誘導(dǎo)分化出成熟神經(jīng)細(xì)胞。 NSCs的增殖方式分為對(duì)稱性分裂和非對(duì)稱分裂。一個(gè)NSCs經(jīng)過一次分裂形成兩個(gè)完全相同的子細(xì)胞,即所謂的增殖性對(duì)稱分裂,主要發(fā)生在胚胎神經(jīng)管形成期NSCs數(shù)量急劇增加時(shí);一個(gè)NSCs經(jīng)過一次分裂產(chǎn)生兩個(gè)不同的子細(xì)胞,分別為NSCs和神經(jīng)前體細(xì)胞(NPC),后者可在外界刺激因子的作用下可進(jìn)一步分化,最終分化為各種神經(jīng)細(xì)胞,包括神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞等,即非對(duì)稱分裂。因此,在神經(jīng)干細(xì)胞的增殖過程中給予中藥干預(yù),可以誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化。本文從中醫(yī)藥對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖作用和分化作用兩個(gè)方面進(jìn)行綜述。
1.1 體內(nèi)試驗(yàn) 陳聘婷等[4]研究丹龍醒腦方對(duì)腦缺血再灌注大鼠海馬區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞增殖的影響,發(fā)現(xiàn)丹龍醒腦方能改善神經(jīng)缺損癥狀,促進(jìn)腦缺血后海馬區(qū)和側(cè)腦室室管膜下區(qū) NSCs 增殖,其機(jī)制可能與通過上調(diào)缺血再灌注后 Frizzled1、Dvl1 、c-jun 、 c-myc、Hes1和Hes5表達(dá)水平,從而促進(jìn) Wnt/β-catenin 信號(hào)通路下游靶基因 Cyclin D1有關(guān)的表達(dá)水平和激活Notch 信號(hào)通路有關(guān)[4-6]。
劉莉[7]研究發(fā)現(xiàn)補(bǔ)陽還五湯可促進(jìn)局灶性腦缺血后大鼠BrdU表達(dá),并通過調(diào)控CyclinDl、CDK2的表達(dá)使神經(jīng)細(xì)胞增殖,從而誘導(dǎo)神經(jīng)再生作用,起到神經(jīng)保護(hù)作用。俞天虹等[8]研究補(bǔ)陽還五湯中用不同劑量的黃芪對(duì)腦缺血后大鼠室管膜下區(qū)NSCs增殖的影響,發(fā)現(xiàn)大劑量黃芪組方的補(bǔ)陽還五湯能顯著促進(jìn)腦缺血后室下區(qū)NSCs增殖和神經(jīng)功能恢復(fù),以黃芪劑量為120 g 的效果最佳。補(bǔ)陽還五湯能促進(jìn)中腦功脈閉塞(MCAO)大鼠缺血側(cè) NSCs 遷移,其機(jī)制可能是通過上調(diào) SDF-1蛋白的表達(dá)水平實(shí)現(xiàn)的[9]。
王倩等[10]研究發(fā)現(xiàn)地黃飲子能促進(jìn)腦缺血后大鼠神經(jīng)功能恢復(fù),減輕腦水腫,減少腦梗死面積,并升高SDF-1蛋白含量,通過SDF-1/CXCR4信號(hào)通路進(jìn)一步促進(jìn)海馬區(qū)NSCs增殖,并遷移至缺血損傷區(qū)域分化成神經(jīng)元,修復(fù)缺血區(qū)損傷。
胡躍強(qiáng)等[11]發(fā)現(xiàn)清熱化瘀方可以促進(jìn)腦缺血再灌注大鼠缺血半暗帶Nestin與BrdU的表達(dá),且在14 d BrdU陽性細(xì)胞數(shù)達(dá)到高峰,說明清熱化瘀方可以促進(jìn)腦缺血大鼠神經(jīng)干細(xì)胞的增殖。
陳巖等[12]觀察丹參酮對(duì)腦缺血大鼠室管膜下區(qū)(SVZ)神經(jīng)干細(xì)胞增殖的影響發(fā)現(xiàn),丹參酮預(yù)處理能顯著增加腦缺血模型大鼠 SVZ 區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞的數(shù)量,并維持腦缺血大鼠的學(xué)習(xí)能力。張毅等[13]研究發(fā)現(xiàn)丹參酮ⅡA對(duì)腦出血大鼠灶周Nestin、Neun表達(dá)具有促進(jìn)作用,說明丹參酮ⅡA 可誘導(dǎo)腦出血大鼠灶周NSCs增殖并向神經(jīng)元分化。
李蓉等[14]研究黃芩苷對(duì)全腦缺血/再灌注大鼠海馬NSCs增殖的影響,發(fā)現(xiàn)黃芩苷可以使神經(jīng)干細(xì)胞增殖,其促進(jìn)機(jī)制可能與上調(diào)全腦缺血后海馬源性生長(zhǎng)因子(BDNF)蛋白的表達(dá)有關(guān)。
1.2 體外試驗(yàn) 林慧敏等[15]發(fā)現(xiàn)毛蕊花糖苷能夠明顯促進(jìn)成年小鼠腦室下區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞增殖,其機(jī)制可能與化合物激活A(yù)kt 通路有關(guān)。
萬鳳等[16]研究表明在中風(fēng)等腦損傷情況下,人參皂苷能夠作用于神經(jīng)干細(xì)胞巢內(nèi)的星形膠質(zhì)細(xì)胞,使星形膠質(zhì)細(xì)胞HIF-1α表達(dá)上調(diào),啟動(dòng)下游血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)的分泌增加,通過旁分泌的形式作用于NSCs,促進(jìn)NSCs增殖和分化,從而達(dá)到修復(fù)腦損傷的目的。
辛風(fēng)霞等[17]用CCK-8法檢測(cè)黃芪有效組分對(duì)NSCs增殖的影響,結(jié)果顯示濃度為0.002 mg/mL的黃芪甲苷、0.02 mg/mL黃芪黃酮對(duì)體外培養(yǎng)的NSCs有明顯的增殖作用,且隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng),BRDU的陽性表達(dá)增加,而黃芪多糖對(duì)體外培養(yǎng)的NSCs無明顯增殖作用。柴麗娟等[18]培養(yǎng)胎鼠NSCs,BRDU檢測(cè)表明黃芪甲苷可誘導(dǎo)NSCs的增殖, 其機(jī)制可能與上調(diào)細(xì)胞增殖相關(guān)的基因Hes1、Hes5、cyclinD1表達(dá)而起作用。而劉柏炎等[19]用WST法檢測(cè)細(xì)胞增殖情況發(fā)現(xiàn),多個(gè)濃度的黃芪甲苷對(duì)體外神經(jīng)干細(xì)胞的增殖作用并不明顯,且高濃度黃芪甲苷可使培養(yǎng)液中細(xì)胞碎片增加,增殖減慢,與上述結(jié)果相悖,可能與不同的實(shí)驗(yàn)方法有關(guān)。
王凱等[20]通過CCK-8法測(cè)定益腎化濁方含藥腦脊液對(duì)胎鼠NSCs增殖的影響,結(jié)果顯示益腎化濁方可促進(jìn)NSCs增殖(在24 h和48 h時(shí)OD值增高,72 h時(shí)與正常組無明顯差異)。
陳旭東等[21]研究表明一定程度的缺氧可刺激NSC增殖和向神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞分化,并導(dǎo)致神經(jīng)元的減少,而當(dāng)歸注射液可減弱由缺氧導(dǎo)致的神經(jīng)干細(xì)胞的增殖和向膠質(zhì)細(xì)胞分化的能力,并可緩解神經(jīng)元的減少。
劉俊琦等[22]將人參總皂苷作用于腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)其可增加中風(fēng)后NSCs向神經(jīng)元定向分化并促進(jìn)其成熟,可能與人參總皂苷調(diào)控腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞VEGF分泌,改善NSCs微環(huán)境有關(guān)。鄭友生等[23]研究表明人參皂苷Rg1可以促進(jìn)NSCs的生存和增殖,且在2 μmol/L濃度下可以增加NSCs中神經(jīng)球的數(shù)量,在80 mg/kg劑量下大鼠腦組織BRDU表達(dá)明顯增加。
目前所研究的中醫(yī)藥對(duì)NSCs分化的影響主要是分化為神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞。腦缺血損傷可以使腦內(nèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞活化,可以延長(zhǎng)低氧條件下細(xì)胞存活時(shí)間,通過分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子保護(hù)受損神經(jīng)細(xì)胞,但星形膠質(zhì)細(xì)胞的過度膠質(zhì)化會(huì)介導(dǎo)加重炎癥反應(yīng),影響受損神經(jīng)元的修復(fù)和功能恢復(fù)。星形膠質(zhì)細(xì)胞是如何調(diào)控來發(fā)揮作用,仍需要進(jìn)一步的研究。
肖周華[24]研究發(fā)現(xiàn)補(bǔ)陽還五湯具有促缺氧損傷NSCs分化的作用,且更趨向于向神經(jīng)元的分化 ,Wnt1和Wnt3a可能參與了促分化的過程。王凱等[20]體外實(shí)驗(yàn)觀察益腎化濁方含藥腦脊液對(duì)NSCs分化的影響,結(jié)果顯示益腎化濁方含藥腦脊液可調(diào)控NSCs向神經(jīng)元分化,抑制其向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化,該作用可能與抑制JAK2/STAT3通路相關(guān)[25]。 韋云飛等[26]研究發(fā)現(xiàn)黃芪注射液能促進(jìn)腦缺血大鼠腦組織巢蛋白表達(dá),并促進(jìn)NSCs分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,且以神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞為主。Jahanshahi 等[27]研究銀杏提取物對(duì)大鼠海馬區(qū)星形膠質(zhì)細(xì)胞影響,發(fā)現(xiàn)銀杏提取物對(duì)大鼠的預(yù)處理和治療可以減緩由東莨菪堿導(dǎo)致的海馬區(qū)星形膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量減少,從而對(duì)海馬區(qū)星形膠質(zhì)細(xì)胞起到保護(hù)作用。Matrisciano 等[28]發(fā)現(xiàn)黃芩素能促進(jìn)NSCs向神經(jīng)元定向分化,其作用機(jī)制與調(diào)節(jié)Stat3磷酸化和bHLH信號(hào)通路有關(guān)。
目前在對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化中醫(yī)藥研究中,主要有中藥提取物(如黃芪甲苷、黃芩苷、丹參酮、人參皂苷)、單味藥(如人參、麥冬、黃芪、當(dāng)歸)、中藥復(fù)方(如補(bǔ)陽還五湯、地黃飲子、丹龍醒腦方)及中藥制劑(如復(fù)方丹參注射液、黃芪注射液)。 對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化的藥物中,主要分為以下幾類:滋陰、益氣、補(bǔ)腎、活血、清熱解毒等。 曲鐵兵等[29]研究表明補(bǔ)陽還五湯能促進(jìn)腦缺血大鼠室下區(qū)NSCs增殖、分化和神經(jīng)功能恢復(fù),拆方后分別研究補(bǔ)氣藥和活血藥發(fā)現(xiàn),補(bǔ)氣藥黃芪能促進(jìn)室下區(qū)NSCs增殖、分化和神經(jīng)功能恢復(fù),但活血藥對(duì)神經(jīng)發(fā)生和神經(jīng)功能恢復(fù)無影響,補(bǔ)陽還五湯全方組作用好于補(bǔ)氣組。這些結(jié)果表明,方中補(bǔ)氣藥和活血藥配伍對(duì)腦缺血后神經(jīng)發(fā)生有協(xié)同作用,其機(jī)制可能與上調(diào) BDNF和 VEGF 蛋白有關(guān)。 胡國(guó)恒等[30]總結(jié)補(bǔ)腎中藥對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化的影響,發(fā)現(xiàn)補(bǔ)腎方藥如地黃飲子、六味地黃丸、復(fù)健片、何首烏、龜板和淫羊藿等能夠促進(jìn)NSCs的增殖與分化,從而保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)和促使受損神經(jīng)系統(tǒng)的恢復(fù)。吉云鵬[31]發(fā)現(xiàn)補(bǔ)腎法可改善腎虛大鼠空間學(xué)習(xí)記憶障礙、海馬齒狀回(DG)區(qū)細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)及組織形態(tài)學(xué)病變,促進(jìn)腎虛大鼠海馬DG區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞增殖,其作用機(jī)制可能是上調(diào)腎虛大鼠海馬DG區(qū)細(xì)胞Wntl表達(dá),激活經(jīng)典Wnt信號(hào)通路,從而促進(jìn)海馬神經(jīng)干細(xì)胞增殖。 韓輝等[32]通過觀察益氣養(yǎng)陰活血藥物對(duì)體外培養(yǎng)腦缺血/再灌注合并高糖培養(yǎng)條件下大鼠神經(jīng)干細(xì)胞增殖的影響,發(fā)現(xiàn)腦缺血/再灌注后NSCs增殖顯著增加,細(xì)胞活力下降;高糖可抑制NSCs的增殖,降低細(xì)胞活力;益氣養(yǎng)陰活血藥物血清可促進(jìn)NSCs的增殖,提高其活力。
神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化能力為神經(jīng)退行性疾病的治療提供了新方向,而如何利用中醫(yī)藥調(diào)控神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化成為目前研究的熱點(diǎn)。研究方法分為體內(nèi)實(shí)驗(yàn)和體外實(shí)驗(yàn),神經(jīng)干細(xì)胞主要分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(多為星形膠質(zhì)細(xì)胞,對(duì)少突膠質(zhì)細(xì)胞的研究較少)。其促進(jìn)增殖分化的中藥類型主要有:滋陰、益氣、補(bǔ)腎、活血、清熱解毒等。但是目前對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的研究仍然比較局限,對(duì)促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化藥物的研究還很少,且不同實(shí)驗(yàn)小組對(duì)相同藥物的研究結(jié)果有差異,可能與不同實(shí)驗(yàn)方法有關(guān)。
中藥治療有多環(huán)節(jié)、多靶點(diǎn)的作用,在促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞增殖、向病變部位遷移、分化、修復(fù)神經(jīng)元的缺失和功能損傷過程中發(fā)揮了重要作用,其機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。
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(本文編輯王雅潔)
上海市科委自然科學(xué)基金(No.15ZR1438800)
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李文濤,E-mail:lwt1132@163.com
信息:高晗,李文濤.中醫(yī)藥對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化影響的研究進(jìn)展[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2017,15(12):1461-1464.
R329.2
A
10.3969/j.issn.1672-1349.2017.12.011
1672-1349(2017)12-1461-04
2016-09-12)