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帕金森病(PD)是一种复杂的神经退行性疾病,现有治疗手段存在局限。研究人员探究神经诱导人脂肪组织来源干细胞(NI-hADSC)的条件培养基(NI-hADSC-CM)及其外泌体(NI-hADSC-Exo)对 PD 的作用。结果显示二者有神经保护作用,为 PD 治疗提供新思路。
帕金森病,这个名字或许并不陌生,它就像一个隐匿在暗处的 “健康杀手”,悄然影响着无数人的生活。在全球范围内,它是第二大导致残疾的神经退行性疾病,大约 1% 的 60 岁以上人群都深受其扰。帕金森病的主要病理特征十分棘手,一方面,位于中脑黑质致密部(SNpc)的多巴胺能神经元(DAn)会选择性受损,进而导致纹状体多巴胺(DA)缺失;另一方面,患者神经元中会出现路易小体(LBs)和路易神经突(LNs),这些异常聚集的蛋白质团块,就像一个个 “定时炸弹”,不断破坏着神经元的正常功能。
目前,帕金森病的治疗面临着诸多困境。现有的药物,如左旋多巴、卡比多巴和沙芬酰胺等,虽然能在一定程度上缓解症状,但无法阻止疾病的进展,长期使用还会带来严重的副作用。在这样的背景下,寻找更有效的治疗方法迫在眉睫。
来自韩国全南国立大学医学院等机构的研究人员勇敢地迎接了这一挑战。他们开展了一项极具意义的研究,旨在探究神经诱导人脂肪组织来源干细胞(NI-hADSC)的条件培养基(NI-hADSC-CM)及其外泌体(NI-hADSC-Exo)对帕金森病的治疗潜力。最终,他们发现 NI-hADSC-CM 和 NI-hADSC-Exo 在帕金森病大鼠模型中展现出了显著的神经保护作用,这一成果为帕金森病的治疗带来了新的曙光,相关论文发表在《Stem Cell Research 》。
研究人员为开展这项研究,运用了多个关键技术方法。他们从人体获取脂肪组织,分离出原代脂肪干细胞(ADSCs)并诱导其向神经细胞分化,收集 NI-hADSC-CM。同时,利用切向流过滤(TFF)系统分离 NI-hADSC-Exo 。实验采用了成年雄性 Sprague-Dawley(SD)大鼠,构建了帕金森病大鼠模型。通过行为学测试、免疫组织化学、蛋白质免疫印迹等实验技术,检测相关蛋白表达和细胞变化,深入探究 NI-hADSC-CM 和 NI-hADSC-Exo 的作用机制。
下面来看具体的研究结果:
- 干细胞和外泌体的表征:从人体耳垂脂肪分离的人源间充质干细胞(MSCs)经诱导后呈现神经元样形态,且成功分化。分离得到的 NI-hADSC-Exo 具有典型的外泌体特征,如脂质双分子层结构,平均粒径为 133.8nm,且富含外泌体表面标记蛋白。
- 对体重和行为变化的影响:NI-hADSC-CM 和 NI-hADSC-Exo 对正常大鼠体重无影响,但帕金森病模型大鼠在给予鱼藤酮(ROT)后体重逐渐下降。在转棒实验中,NI-hADSC-Exo 能显著改善帕金森病大鼠的运动协调和平衡能力。
- 对 TH 的影响:TH 是 DA 生物合成的限速酶 ,也是 PD 研究中 DAn 的特异性标记物。研究发现,ROT 会导致大鼠中脑黑质 TH+神经元数量减少以及 TH 蛋白表达水平降低,而 NI-hADSC-CM 和 NI-hADSC-Exo 则能显著上调 TH 表达。
- 对 α-syn 聚集的影响:α-syn 的异常聚集在帕金森病的发病过程中起着关键作用。ROT 会使大鼠脑内 p-S129 α-syn 聚集增加,而 NI-hADSC-CM 和 NI-hADSC-Exo 能显著降低可溶性和不可溶性 p-S129 α-syn 寡聚体水平,减少 α-syn 的毒性聚集。
- 对神经炎症的影响:神经炎症是帕金森病的重要病理特征之一。ROT 会导致星形胶质细胞特异性蛋白 GFAP 表达增加,而 NI-hADSC-CM 和 NI-hADSC-Exo 能抑制 GFAP 的激活,减少神经元损伤。同时,二者还能调节小胶质细胞相关蛋白 Iba-1 和 CD11b 的表达,发挥对神经炎症的抑制作用。
- 对其他蛋白的影响:研究还发现,NI-hADSC-CM 和 NI-hADSC-Exo 能调节 DJ-1、TOM20、MAP2 等多种与帕金森病相关蛋白的表达。例如,它们可降低 DJ-1 的表达,减少 ROT 诱导的 α-syn 寡聚化和细胞死亡;增加 TOM20 和 MAP2 的表达,改善线粒体功能和神经元结构稳定性。
- 对细胞凋亡和相关信号通路的影响:ROT 会诱导细胞凋亡,使促凋亡蛋白 Bax 等表达增加,抗凋亡蛋白 Bcl-2 等表达减少。NI-hADSC-CM 和 NI-hADSC-Exo 则能通过调节 Bcl-2 家族蛋白的表达,降低 Bax/Bcl-2 比值,抑制细胞凋亡。此外,它们还能调节丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)、Akt、GSK-3β 等信号通路,减轻氧化应激和细胞损伤。
- 对自噬和热休克蛋白的影响:自噬功能障碍与帕金森病密切相关。ROT 会导致自噬相关蛋白 LC3B-II 和 p62 表达异常,而 NI-hADSC-CM 和 NI-hADSC-Exo 能恢复自噬通量,增强对聚集 α-syn 的清除。同时,二者还能调节热休克蛋白(HSPs)的表达,减轻细胞应激损伤。
综合研究结论和讨论部分,这项研究意义重大。NI-hADSC-CM 和 NI-hADSC-Exo 通过多种机制发挥神经保护作用,为帕金森病的治疗提供了新的潜在策略。不过,研究也存在一定局限性,比如不同脑区调节信号通路的差异机制还需进一步探索,外泌体完整性的可靠通用标记也有待完善。但总体而言,该研究为未来帕金森病的治疗指明了新方向,有望推动无细胞治疗等新型疗法的发展 。相信在科研人员的不断努力下,攻克帕金森病这一难题的日子不再遥远。