癇性發(fā)作后的神經(jīng)再生研究進(jìn)展

1、癇性發(fā)作后的神經(jīng)再生研究進(jìn)展    【關(guān)鍵詞】 癇性發(fā)作;神經(jīng)再生 傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，中樞神經(jīng)系統(tǒng)缺乏再生能力，創(chuàng)傷和癲癇等病理過程引發(fā)的神經(jīng)元丟失等病理改變無法逆轉(zhuǎn)。一些細(xì)胞增殖標(biāo)記物如5?溴2?脫氧尿嘧啶核苷(5?bronmo?dexyuridine, BrdU)及逆轉(zhuǎn)錄病毒的應(yīng)用，使得人們發(fā)現(xiàn)在嚙齒類動(dòng)物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)至少有兩個(gè)區(qū)域存在神經(jīng)再生（neurogenesis）能力：齒狀回顆粒細(xì)胞下區(qū)（Subgranular Zone，SGZ）和側(cè)腦室下區(qū)（Subventricular Zone，SVZ）。體外實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)上述兩個(gè)神經(jīng)再生區(qū)的部分細(xì)胞具有自

2、我更新和多向分化潛能等干細(xì)胞所具有的特點(diǎn)，故又被稱為成體神經(jīng)干細(xì)胞（Adult neural stem cell）或神經(jīng)前體細(xì)胞（Neural Progenitor cells）。嚙齒類動(dòng)物中，齒狀回SGZ的神經(jīng)再生能力終身存在，但隨著年齡的增長而逐漸減弱1。體內(nèi)神經(jīng)干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)為內(nèi)源性調(diào)控神經(jīng)再生促進(jìn)癲癇等神經(jīng)系統(tǒng)疾病造成的腦損傷的結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)提供了全新的理論基礎(chǔ)和治療策略。 1 癇性發(fā)作后神經(jīng)再生的部位    目前很多研究發(fā)現(xiàn)，無論是電刺激或化學(xué)刺激誘導(dǎo)的單純驚厥和/或癲癇持續(xù)狀態(tài)，還是無驚厥發(fā)作的輕微腦電活動(dòng)增加均可以使SGZ的神經(jīng)再生增加1，此

3、外側(cè)腦室下區(qū)和杏仁核及其周圍的皮質(zhì)在驚厥后亦表現(xiàn)出神經(jīng)再生現(xiàn)象2。齒狀回新生的神經(jīng)前體細(xì)胞在首次癇性發(fā)作后逐漸向顆粒細(xì)胞層遷移，在該過程中有80%90%分化為顆粒細(xì)胞3，還有部分細(xì)胞遷移至齒狀回的門區(qū)4。但是有人在海人酸側(cè)腦室注射誘導(dǎo)的顳葉癲癇模型中發(fā)現(xiàn)SGZ的神經(jīng)再生能力受到不可逆的抑制5，該差異的出現(xiàn)可能與發(fā)作后神經(jīng)再生的微環(huán)境的破壞和特定細(xì)胞之間的接觸喪失及動(dòng)物模型的不同有關(guān)。    此外，Parent等在癇性發(fā)作前采用腦立體定位儀定位注射逆轉(zhuǎn)錄病毒載體介導(dǎo)的綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)染標(biāo)記SVZ 處于分裂期的神經(jīng)前體細(xì)胞，在癇性發(fā)作后12周內(nèi)，SVZ區(qū)的

4、GFP陽性細(xì)胞明顯增殖，而且向CA1和CA3區(qū)遷移，且分化為星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞6，這可能與來自于損傷海馬結(jié)構(gòu)釋放某些細(xì)胞因子產(chǎn)生的化學(xué)信號(hào)作用有關(guān)。    近來，Hess等7學(xué)者相繼發(fā)現(xiàn)一些外周組織的細(xì)胞可以分化為具有神經(jīng)元特征的細(xì)胞，而長時(shí)程的驚厥發(fā)作可以使血腦屏障受損，故海馬結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的新生神經(jīng)元不排除來自外周細(xì)胞遷移分化而來，Hellsten等8就在電刺激誘導(dǎo)成年大鼠驚厥模型中發(fā)現(xiàn)BrdU標(biāo)記的內(nèi)皮細(xì)胞同神經(jīng)前體細(xì)胞混雜出現(xiàn)在分子層、顆粒細(xì)胞層、顆粒細(xì)胞下層和門區(qū)。 2 癇性發(fā)作后新生神經(jīng)元的功能   

5、0;新生神經(jīng)細(xì)胞有無功能及發(fā)揮何種功能是影響成體神經(jīng)干細(xì)胞臨床應(yīng)用的關(guān)鍵因素。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些新生的神經(jīng)細(xì)胞在驚厥發(fā)作后，經(jīng)過一定的時(shí)間，能與周圍的神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生功能上的整合9。這些神經(jīng)前體細(xì)胞在分化成熟過程中，樹突變得逐漸復(fù)雜，而且伸入分子細(xì)胞層，同時(shí)，還表達(dá)一系列特征性標(biāo)志物：doublecortin，collapsin response mediator protein 4（CRMP?4），PSA?NCAM，calretinin等10。Overstreet?Wadiche等運(yùn)用匹魯卡品誘導(dǎo)POMC?EGFP轉(zhuǎn)基因小鼠驚厥模型，發(fā)現(xiàn)驚厥本身促進(jìn)了新生神經(jīng)元與周圍神經(jīng)細(xì)胞的功能整合，在匹

6、魯卡品誘導(dǎo)驚厥發(fā)作后516 d，來自中穿行通路的刺激能誘發(fā)新生顆粒細(xì)胞產(chǎn)生由NMDA和AMPA受體介導(dǎo)的興奮性動(dòng)作電位，而正常對照組的新生顆粒細(xì)胞無此現(xiàn)象，其樹突發(fā)育水平也較驚厥組低1。有人用戊四氮誘導(dǎo)大鼠驚厥持續(xù)狀態(tài)發(fā)作后33 d，再次給予相同劑量的戊四氮誘導(dǎo)第二次發(fā)作，結(jié)果顯示首次發(fā)作后增殖的神經(jīng)前體細(xì)胞大多已發(fā)育成熟，而且與其周圍的顆粒細(xì)胞一樣，表達(dá)神經(jīng)元被激活的標(biāo)記蛋白Fos蛋白和谷氨酸脫羧酶?67，提示新生神經(jīng)元在分化成熟后，能與海馬內(nèi)原有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功能整合，對刺激產(chǎn)生反應(yīng)12。在海人酸和戊四氮誘導(dǎo)驚厥模型后的25周內(nèi)，亦有大量的新生顆粒細(xì)胞表達(dá)c?fos基因蛋白產(chǎn)物，而且其中的

7、80%對突觸刺激有反應(yīng)。這提示驚厥后，大部分新生神經(jīng)元可以整合到海馬神經(jīng)環(huán)路中，并且具有一定的功能13。體外研究也證實(shí)了這一點(diǎn)，Song等將腦來源神經(jīng)前體細(xì)胞與膠質(zhì)細(xì)胞體外共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)部分前體細(xì)胞分化成具有細(xì)胞電活動(dòng)的神經(jīng)元，而且還可以形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)14。    對于癇性發(fā)作后，整合到周圍神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新生神經(jīng)元的功能目前尚有爭議，這些新生的神經(jīng)細(xì)胞是增加還是降低自發(fā)放電的易感性還不清楚。大多學(xué)者認(rèn)為反復(fù)自發(fā)性發(fā)作癇性與初始發(fā)作后的神經(jīng)纖維芽生導(dǎo)致顆粒細(xì)胞之間形成異常的聯(lián)系產(chǎn)生的興奮性反饋有關(guān)。有人認(rèn)為癇性發(fā)作后體內(nèi)新生的神經(jīng)細(xì)胞參與了這種異常興奮的形成。Pie

8、rce等15運(yùn)用免疫電鏡技術(shù)發(fā)現(xiàn)芽生的神經(jīng)纖維也與門區(qū)異位的新生顆粒細(xì)胞的樹突形成突觸聯(lián)系，而且其形成的異常聯(lián)系明顯多于與顆粒細(xì)胞內(nèi)分子層的突觸形成的異常聯(lián)系，提示驚厥后反復(fù)自發(fā)興奮通路的產(chǎn)生可能與門區(qū)新生的異位顆粒細(xì)胞有關(guān)。但是新生顆粒細(xì)胞是否通過神經(jīng)纖維芽生發(fā)生聯(lián)系導(dǎo)致了驚厥易感性的改變？Jung等16運(yùn)用Ara?C抑制癇性發(fā)作后的神經(jīng)再生發(fā)現(xiàn)，抑制組自發(fā)性發(fā)作的頻率和時(shí)間均較實(shí)驗(yàn)對照組低，而神經(jīng)纖維芽生在兩組之間沒有差別。Parent等運(yùn)用X線照射去除神經(jīng)再生的影響，但在致癇后第四周，在齒狀回顆粒細(xì)胞上層雖然還是出現(xiàn)了茂密的異常苔蘚纖維重塑，癇性發(fā)作易感性并沒有降低17。因此，癇性發(fā)作后

9、新生的神經(jīng)細(xì)胞與苔蘚纖維芽生是通過何種機(jī)制促進(jìn)自發(fā)性發(fā)作以及兩者形成的聯(lián)系在這個(gè)過程中發(fā)揮了何種作用仍無明確答案。此外，癇性發(fā)作后導(dǎo)致的體內(nèi)神經(jīng)再生在損傷部位有可能起到一定的修復(fù)作用。有人通過腦室內(nèi)注射海人酸建立生后7 d的新生鼠驚厥模型，結(jié)果在驚厥后18周內(nèi)均發(fā)現(xiàn)在海馬CA3區(qū)除有神經(jīng)元凋亡外，存在明顯的新生細(xì)胞增殖反應(yīng)，其中40%的新生細(xì)胞表達(dá)神經(jīng)元的表面標(biāo)志，而表達(dá)膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志的僅有8%，提示齒狀回和/或SVZ 的神經(jīng)前體細(xì)胞遷移到CA3 區(qū)，對此處已發(fā)生凋亡的神經(jīng)元起到替代和修復(fù)的作用18。Parent等也發(fā)現(xiàn)癇性發(fā)作后腦內(nèi)神經(jīng)前體細(xì)胞向CA1和CA3區(qū)遷移且分化成膠質(zhì)細(xì)胞，發(fā)作后的這

10、種增殖和遷移可能有助于受損海馬結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)6。 3 神經(jīng)再生的影響因素    神經(jīng)肽和某些細(xì)胞因子等可能通過MAPK、ERK、Wnt19和Notch20等不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及化學(xué)趨化作用對神經(jīng)再生和新生神經(jīng)前體細(xì)胞的遷移、分化產(chǎn)生影響。    腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（Brain derived neurotrophic factor，BDNF）是一種維持海馬功能不可缺少的多肽物質(zhì)，分子量為13.5 KD，有三個(gè)二硫鍵，主要位于齒狀回顆粒細(xì)胞的軸突。癇性發(fā)作后，齒狀回顆粒細(xì)胞分泌BDNF的濃度遠(yuǎn)高于其它區(qū)域的神經(jīng)元2

11、1，而且Scharfman已經(jīng)報(bào)導(dǎo)，BDNF齒狀回定位注射，可以明顯促進(jìn)正常大鼠齒狀回的神經(jīng)再生水平22。由此，癇性發(fā)作后，BDNF的高表達(dá)可能與神經(jīng)再生存在一定的關(guān)系。體外實(shí)驗(yàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)干細(xì)胞表達(dá)BDNF 及其酪氨酸激酶B受體(tyrosine kinase B, TrkB)，使用抗BDNF抗體或阻斷干細(xì)胞上TrkB受體的表達(dá)、或抑制其下游的PI3K?Akt（磷脂酰肌醇3激酶?蛋白激酶B）和MEK?ERK（促分裂原活化蛋白激酶?胞外調(diào)節(jié)激酶）信號(hào)通路，均可明顯抑制皮層神經(jīng)干細(xì)胞的存活、增殖與分化23。Pyle等在體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，人胚胎干細(xì)胞通過自身表達(dá)TrkB受體與BDNF結(jié)合，激活ERK

12、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促進(jìn)細(xì)胞增殖及分化24。    驚厥發(fā)作后，齒狀回GABA能神經(jīng)元表達(dá)NPY水平明顯升高，而且在齒狀回的顆粒神經(jīng)元的軸突也有所表達(dá)，它通過與齒狀回顆粒細(xì)胞下層神經(jīng)前體細(xì)胞表面的Y1受體相結(jié)合，進(jìn)而激活ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，發(fā)揮促神經(jīng)再生作用25，26。    此外，谷氨酸27和GABA等與癲癇發(fā)作密切相關(guān)的一些化學(xué)物質(zhì)在神經(jīng)再生的調(diào)節(jié)上也發(fā)揮重要作用，而且后者在促進(jìn)新生顆粒細(xì)胞的成熟以及與周圍神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的整合過程中均發(fā)揮重要作用28。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中特異性自身免疫T淋巴細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞也可以通過分泌相關(guān)的細(xì)

13、胞因子調(diào)節(jié)齒狀回和SVZ的神經(jīng)前體細(xì)胞增殖水平和BDNF的表達(dá)，促進(jìn)空間學(xué)習(xí)記憶29。但是，這些化學(xué)物質(zhì)作用于新生神經(jīng)前體細(xì)胞的具體機(jī)制仍有待深入研究。    此外，腦內(nèi)皮質(zhì)固醇、甲狀腺素及兒茶酚胺類物質(zhì)亦參與腦內(nèi)神經(jīng)再生的調(diào)節(jié)過程。    綜上所述，癇性發(fā)作后體內(nèi)存在神經(jīng)再生已經(jīng)得到證實(shí)，它為癲癇性腦損傷的治療提供了一種全新的思路。但是這些新生的前體細(xì)胞在經(jīng)過周圍微環(huán)境的作用下是怎樣刺激腦內(nèi)的神經(jīng)發(fā)生異位遷移到腦內(nèi)受損區(qū)域？而這些遷移的神經(jīng)前體細(xì)胞能否分化神經(jīng)元及繼續(xù)生存，能否與已存在的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合？遷移的神經(jīng)元

14、可以起到損傷后重新確立正常神經(jīng)聯(lián)系的作用，或者走向反面，參與異常神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形成等一系列問題仍有待進(jìn)一步研究。隨著參與調(diào)節(jié)癇性發(fā)作后神經(jīng)再生因素的研究逐漸深入，在明確驚厥后神經(jīng)干細(xì)胞增殖是促進(jìn)海馬神經(jīng)結(jié)構(gòu)與功能的恢復(fù)，還是形成異常的結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在調(diào)節(jié)神經(jīng)再生的影響因素和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路上進(jìn)行有針對性的調(diào)控，有效促進(jìn)或抑制神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化，有望實(shí)現(xiàn)驚厥性腦損傷的內(nèi)源性修復(fù)，減少驚厥性腦損傷 【參考文獻(xiàn)】 1Abrous DN, Koehl M, Le Moal M. Adult neurogenesis: from precursors to network and physiolog

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