从神经干细胞角度探索中医药介入中枢神经再生的研究策略*

招远祺，乔利军，袁龙健，康妮妮，高红霞，卢爱丽，冯 梅，黄 燕

(1.广东省中医院，广州 510006;2.中国中医科学院博士后流动站，北京 100700)

从神经干细胞角度探索中医药介入中枢神经再生的研究策略*

招远祺1，2，乔利军1，袁龙健1，康妮妮1，高红霞1，卢爱丽1，冯 梅1，黄 燕1

(1.广东省中医院，广州 510006;2.中国中医科学院博士后流动站，北京 100700)

从内源性、外源性神经干细胞两方面总结分析其应用于中枢神经再生的研究现状，并以中医理论研究和实验研究为基础，分析中医药疗法促进中枢神经再生的可行性，进一步探讨中医药介入中枢神经再生的研究思路与方法。通过对中医学关于神经干细胞、神经再生理论的系统整理，深入挖掘并提出以有效方药、腧穴为手段，从诱导神经干细胞增殖分化、调控神经再生微环境两方面入手，确立以“醒神”为治则的中医药疗法，有望促进中枢神经再生。

神经干细胞;中枢神经再生;中医药干预;“醒神”疗法

神经细胞在体内高度分化，为有丝分裂后细胞，成年中枢神经系统(Central nervous system，CNS)中神经元一直被认为是不可再生的。如何修复或再生受损的神经元成为神经科学一直以来面临的关键问题。半世纪前Altman［1］开创性地证明持续性的神经发生存在于成人中，随后相关研究证实神经元确实存在于成年哺乳动物中枢神经系统的特殊区域［2］。此后，随着对CNS发育过程和神经干细胞(Neural stem cell，NSC)生物学研究的不断深入，人们对通过神经再生来治疗神经系统疾病如脑梗塞、脑变性疾病寄予厚望。中医学具有完备的基础理论体系和丰富的临床实践经验，如何将其应用于NSC及中枢神经再生的研究，是中医工作者值得思考的问题。本文综述近年来NSC与中枢神经再生的新进展及中医药介入此领域的状况，并探讨中医药介入神经再生的研究对策，旨在促进中医药与中枢神经再生的结合及在解决中枢神经系统疾病中的应用。

1 NSC与中枢神经再生的发展概况

传统观点认为成熟的CNS损伤后不能再生。脑和脊髓组织具有自我修复功能的发现［3］，NSC在成年哺乳动物中的成功分离提取［4］，使人们对中枢神经再生有了新的认识。NSC是神经系统自我修复的细胞学基础，它不仅存在于胚胎发育时期，而且存在于成年哺乳动物中。研究证实，海马齿状回颗粒下层 (Subgranularzone，SGZ)、侧脑室下区(Subventricular zone，SVZ)是成体大脑内源性NSC的主要存在脑区［5］。成年神经发生过程受生理、病理和药理刺激等各种动态因素的调节［6］，如中风、创伤性脑损伤、脊髓损伤、神经退行性疾病，如Alzheimer’s disease(AD)、Parkinson’s disease(PD)、Amyotrophic lateral sclerosis(ALS)和 Huntington’s disease(HD)等。因此，再生医学的目的之一即利用NSC促进脑和脊髓损伤区域的神经再生。

NSC的发现引发了将其应用于CNS再生的研究热潮，目前已形成2个研究方向［7］，一是激活内源性NSC，促进其分化形成神经元或神经胶质细胞，二是移植外源性干细胞，将NSC在体外分离、培养之后移植入病变部位。

1.1 内源性神经干细胞的促中枢神经再生作用机制

SVZ区NSC位于室管膜下，通过上皮细胞结构连接侧脑室。成年SVZ区NSC表达生成Dlx2+、Musashi1+前体细胞，大部分的前体细胞随即表达为PSA-NCAM+、DCX+的神经母细胞，进一步通过喙侧迁移流(RMS)迁移至嗅球［8］。海马齿状回SGZ区NSC迁移范围很局限，主要引起局部齿状回颗粒细胞的谷氨酸兴奋性。在脊髓中，NSC存在于室管膜上，它们由此缓慢增殖、迁移到脊髓外层，最终分化为星形胶质细胞和少突胶质细胞［9］。

NSC具有良好的多向分化潜能和自我更新的特性，可不断产生新的神经元，参与神经功能的修复。生理情况下，绝大多数NSC处于静息状态并受微环境调控。当脑或脊髓组织损伤、微环境改变时，NSC被激活，并以单个迁移或者链式迁移方式到达神经受损区域，替换变性坏死的神经元，发挥其代偿和修复作用，促进神经再生［10］。尽管内源性NSC可以通过细胞替代的方式修复受损神经区域，但整个神经再生过程中，只有半数新生神经元能够迁移至损伤部位，分化成熟并成功建立突触联系［11］。Santos［12］分析指出，内源性NSC再生迁移分化过程受损伤周围环境的抑制，因而并未被充分激活。

CNS损伤后微环境发生改变，损伤处神经营养因子、神经元再生相关蛋白缺乏、神经生长抑制因子增多等多种因素综合作用抑制神经再生过程。神经生长因子(Neurotrophic factors，NTFs)不仅在发育过程中调节神经元存活，还能阻止成年神经元损伤后的死亡，促使神经元修复、轴突再生、调节突触可塑性和神经递质。NTFs的应用已成为促进NSC增殖迁移分化、提高中枢神经元再生能力的重要方法。实验研究中NTFs大多采用脑室注射或局部缓慢给药2种给药途径［13］，但由此所观察到的神经再生或神经营养作用，是生长因子直接作用于NSC产生的还是脑组织的连锁反应尚待进一步的研究证实。

1.2 外源性神经干细胞的促中枢神经再生作用机制

尽管成年人大脑的特定区域内含有NSC，但并未像人们所预期的那样，对神经功能的恢复起到令人瞩目的作用。因此，长期以来干细胞或干细胞源性祖细胞移植作为解决脑损伤修复治疗的方案备受重视。在过去的10年里，大量的动物疾病模型如中风、AD、PD、ALS以及HD等，均有力地证明不同种类干细胞的诱导神经再生作用。

胚胎干细胞(Embryonic stem cells，ESCs)有巨大的潜力，满足神经细胞替代疗法所需求细胞数量。ESCs来自早期囊胚的内层细胞团，是可高度增殖的多能细胞，能够分化成为人体的所有细胞类型［14］。Kim［15］等以大鼠中风模型为研究对象，观察到由人类胚胎干细胞分化的PSA-NCAM+神经母细胞可明显改善大鼠受损神经组织完整性以及大鼠的行为表现。

成体神经组织来源的神经干细胞，包括从出生到成年期脑组织的广泛区域。虽然成体神经组织来源的NSC有生物学特性的差异性，但其存在的神经解剖部位有很大的一致性。Vescovi等［16］采用人类细胞克隆分析技术，成功地从15周人胚神经系统不同区域诱导出NSC。

成体非神经组织来源的神经干细胞，主要是指存在于正常发育个体内的组织干细胞，目前已经确定在人的骨髓、肌肉、血液、脂肪和皮肤等部位都有成体干细胞存在，相关研究明确提示造血干细胞、骨髓间充质干细胞、脐带血干细胞、脂肪干细胞、牙髓干细胞、肝脏干细胞、皮肤干细胞等可在一定条件下转化为神经细胞(神经元、神经胶质细胞)［17-19］，诱导神经再生。

诱导性多能干细胞(Induced pluripotent stem cell，iPS cell)通过转录调控因子或其他技术从体细胞重新编程获得的多能干细胞，也称诱导性多能干细胞［20］。Takahashi［21］等成功地将小鼠成纤维细胞编码重组为高度类似ESCs的细胞。仅仅1年的时间，这项逆转细胞发育过程的新技术就被应用于人类的体细胞［22］。它可通过对患者自身的诸多组织细胞重新编程获得iPS细胞，并将之进一步诱导分化至因神经退行性病变或损伤所丧失的细胞类型［23］。按照最终设想，这种为病人量身打造的干细胞(iPS细胞)将作为细胞移植的新手段，用于在人体衰老退化过程中的各种疾病［14］。

2 中医学对NSC及中枢神经再生的认识

NSC研究无疑是现代神经科学研究的热点与前沿，它促使科学家对中枢神经系统的生长、分化、发育等基本生命规律有了新认识。随着NSC研究的不断深入，再生医学迎来新的发展契机。中医再生医学是在中医学和再生医学基础上发展起来的一门新兴学科，它将中医学和再生医学的理论与方法相结合，研究中医药调控组织或器官再生方法与机制［24］。

2.1 “脑神”学说与中枢神经再生关系的认识

脑为奇恒之府，《灵枢·海论》明确指出脑的解剖位置:“脑为髓之海，其输上在于其盖，下在风府。”任继学［25］援引《金丹正理》之言:“头有九宫，脑有九瓣”，并将其与现代解剖学相比较，对脑的形态结构进行描述。《观物外》:“其脊骨中髓，上至于脑，下至于尾骶”，从解剖学的角度指明脑与脊髓的联系。

《灵枢·经脉》对脑做了准确描述:“人始生，先成精，精成而脑髓生。”肾者主藏精，主骨生髓。《素问·五脏生成》指出:“诸髓者皆属于脑”，《灵枢·海论》明言“脑为髓之海”，说明肾精为脑发生形成提供了物质基础。诚如《医学衷中参西录·医论》所言:“脑为髓海，乃聚髓处，非生髓之处，究其本源，实由肾中真阴真阳之气，酝酿化合而成，缘督脉上升而贯注于脑。”

任继学［25］从之“象”的角度揭示脑髓的本质:生成于两精相搏之胚胎，由阴精阳气相互转化，为太极之象。强调脑髓之160亿个细胞，每个细胞内皆有膜、脂、肌核，均具有升降、动静之机能，是生化、联接、调控、表达之基，说明脑髓是脑发挥作用的物质基础。现代生物学研究认为，中医学的“脑髓”应当包括神经干细胞、神经祖细胞(前体细胞)、神经元、神经胶质细胞、基质细胞、胞外基质等基本结构和功能单元［26］，脑髓的功能活动恰与NSC增殖、迁移、分化、发育及CNS再生等基本机制相吻合。

《本草纲目·辛夷》云:“脑为元神之府。”脑髓通过元神(精质体蕴藏元神)、神机(元神之功能名曰神机)、神经(神机之动静、升降、出入之细络)行使统御生命的功能，主宰生长、发育、衰老的生理全过程［25］。脑髓内寓元神，为一身之主宰，故五脏六腑听命于脑，脑神调节各脏腑功能之平衡协调。同时，脑神又接受来源于五脏六腑、经络气血之信息，如此上下、内外协同呼应，神之功用方能完成。石学敏［27］认为，卒中的病机为“窍闭神匿，神不导气”，病机中强调“神”的致病作用。刘茂才［28］以脑髓为理论基础，对脑病病机加以阐述，认为头面清窍皆通于脑，清窍滞塞即脑神受扰、清阳蒙蔽，出现呆滞、神昏、中风、头痛、头晕、健忘等脑病。

2.2 “醒神”治则的确立

由上可知，生理状态下脑髓所包含的物质基础各安其职，确保脑神功能处于动态平衡。一旦病邪侵袭，脑髓生理环境改变，脑神功能紊乱则头脑无主，其病必作。与之相似，现代医学研究表明，生理情况下，绝大多数的NSC处于静息状态，当脑或脊髓组织损伤、微环境改变时，NSC被激活，替换变性坏死的神经元，发挥其代偿和修复作用，促进神经再生。故从理论上讲，有利于脑髓生成、维持脑神功能稳定的中医药疗法，应该对促进NSC的增殖分化从而促进CNS再生起积极作用。基于此认识，笔者提出脑神是脑生长发育和产生各种功能的主宰，脑神功能的协调与否与NSC的激活、增殖和分化有密切关系;确立醒神的中医治则而处方施治，不但可能参与NSC的激活、增殖和分化的调控，而且可能参与再生微环境的调控，从而促进CNS神经再生。

方永奇［29］等认为，醒脑开窍中药对CNS、循环系统、脑细胞的超微结构等方面有着确切的药理作用，能改善脑功能，减轻脑水肿和脑损害。沈琦［30］等报道麝香水溶物能促进大鼠神经干细胞团的分散和细胞贴壁、变形，并有向神经胶质样细胞分化的趋势，同时可以提高神经干细胞对pEGFP-C1的电转染率。韦琛静［31］等研究结果显示，丹龙醒脑方组在治疗3 d和7 d后海马CA1区Nestin蛋白的平均光密度增加(P＜0.05)，GFAP蛋白的平均灰度值减少(P＜0.05)。提示丹龙醒脑方对海马CA1区病理形态有保护作用，其抗脑缺血损伤可能与促进海马区神经细胞增殖和分化有关。刘振寰［32］等以通督醒神针刺法刺激脑性瘫痪幼鼠，发现针刺可抑制幼鼠脑内神经细胞凋亡，增强脑组织的神经生长因子表达，改善肢体功能，对脑组织损伤具有一定的保护作用，且越早干预效果越好。杨春壮［33］等以老年性痴呆大鼠为模型，观察针刺对NSC海马内移植大鼠行为学和NPY表达的影响。结果显示，移植针刺组大鼠海马NPY表达比模型组增加(P＜0.01)，同时与移植组比较差异有统计学意义(P＜0.05)，说明针刺结合干细胞移植比单纯干细胞移植效果更好。以上研究初步证实了以“醒神”为治则的中医药疗法可以影响中枢神经系统损伤后的神经发生。

3 中医药介入中枢神经再生的研究思路

中枢神经再生与神经干细胞及其所处的微环境关系密切，故中医药介入中枢神经再生的研究可从以下两方面入手:一方面探讨如何运用以“醒神”为治则的中医药疗法，促进NSC的增殖、迁移和分化，上调神经元再生相关蛋白的表达，以提高CNS的内在再生潜力;另一方面探讨如何运用以“醒神”为治则的中医药疗法，削减抑制性神经生长的因子对再生修复的抑制作用，调节神经胶质细胞反应和炎症反应等，改善适合CNS再生的微环境，以促进损伤神经功能的恢复。

另外，根据病因和临床证候的不同，采用醒神方法不同［34］如开窍醒神、通腑醒神、健脑醒神、祛瘀醒神、泻热醒神等，随之而选取的醒神手段也有所不同，或取中药内服或以中药外用或秉针灸施治。根据文献梳理、临床经验总结、现代研究分析，系统深入地筛选对CNS损伤有明确疗效、与神经生长具有相关作用的中药，再进一步发掘出对神经再生确有影响的单味药、中药复方、中药提取物或药物主要成分，为新药开发奠定基础;或筛选有效的腧穴，为临床治疗CNS损伤提供新的实验依据和有效手段。

4 结语

中枢神经再生医学的进展必须要立足于基础的细胞学与发展的生物学，NSC则是中枢神经再生的基础。中医药介入中枢神经再生的基础可概括为如下两点:首先要系统整理中医理论对中枢神经再生医学的认识;其次需要对中医药复方、针灸取穴进行深入挖掘，寻求有效方药、腧穴，促进CNS再生相关机制的研究，从而改善当前中医药、针灸在中枢神经再生医学中的劣势，提升中医药介入中枢神经再生的应用潜力。

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R2-031

:A

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

2015-01-17

中国博士后科学基金面上资助项目(2013M530858);中国博士后科学基金特别资助项目(2014T70203)

招远祺(1978-)，男，广东南海人，博士后，从事脑血管疾病的临床与基础研究。