基于外泌体探讨卒中后认知障碍的中医辨治*

齐宝云 刘飞

(1.北京中医药大学东直门医院(通州院区),北京 101121;2.呼和浩特市蒙医中医医院,内蒙古 呼和浩特 010020)

卒中后认知障碍(Post-stroke cognitive impairment,PSCI)发生在卒中事件之后,属中医“呆病”范畴。2021年《欧洲卒中组织(ESO)和欧洲神经学学会(EAN)卒中后认知障碍联合指南》将PSCI概括为:中风后发生的所有认知问题,无论病因如何[1]。2021年我国《卒中后认知障碍管理专家共识》将PSCI定义为:指在卒中事件后出现并持续到6个月时仍存在的以认知损害为特征的临床综合征[2],强调了卒中与认知障碍潜在的因果关系以及两者之间临床管理的关系。PSCI属于血管性认知障碍(vascular cognitive impairment,VCI)的一个重要亚型。PSCI较阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)等神经系统退行性疾病引起的痴呆不同,其特指发生于卒中后的认知功能下降。认知功能下降是卒中后的常见并发症,PSCI的发病率为24%～53.4%[3]。目前临床上PSCI的诊断主要依赖临床表现、神经影像学检查和神经心理评估。国际上开始关注和识别认知损害程度尚未达到痴呆程度的早期PSCI患者,认为对这些人群进行早期干预将更有助于改善预后。但遗憾的是,目前没有获得批准的治疗PSCI的药物[1]。而中医治疗呆病历史悠久[4],尤其在血管性痴呆方面优势显著[5]。

外泌体是直径为30～150 nm的细胞外囊泡,由细胞自主分泌,广泛存在于多种液体中,可传递多种生物活性成分,如蛋白质、核酸、脂类物质,包括信使 RNA(mRNAs)、microRNAs(miRNAs)和其他非编码RNAs(ncRNAs),具有特异性、稳定性、靶向性和载体性等生物学特性[6-8]。在机体正常的生理和病理过程中外泌体介导多种细胞外和细胞间活动,如细胞间通讯、免疫调节、干细胞分裂或分化、新生血管形成和细胞废物清除等[9]。有研究显示:血液中外泌体能够作为胰腺癌[10]、前列腺癌[11]、胃癌[12]、肺癌[13]、阿尔兹海默[14]和结直肠癌[15]等疾病早期诊断和疗效评价的标志物。由于血脑屏障的存在,多种药物难以进入脑内,这为神经系统疾病的治疗带来困难。外泌体可安全而高效的穿过血脑屏障,是一种理想的治疗神经系统疾病的药物载体[16],在神经系统疾病的治疗方面具有巨大潜力。

1 外泌体与卒中后认知障碍的关系

1.1外泌体与脑血管病的关系 外泌体作为信号分子的载体,介导神经细胞间通讯和调节生命活动,在脑血管病的发生发展中起到促进血管生成、抑制炎症反应、保护神经、增强神经可塑性等作用。内皮祖细胞来源的外泌体miR-126和miR-296可上调血管生成因子,促进血管生成[17]。干细胞来源的外泌体 GD-C1C2,可以靶向缺血性脑卒中的病变区域,且能够抑制炎症发生[18]。有学者在缺血性脑损伤的大鼠干细胞中发现,外泌体 Zeb2 基因具有重要的神经保护作用[19]。多种miRNA通过外泌体促进神经重塑,如转移miR-17-92簇可激活神经元生长信号、促进轴突再生[20],间充质干细胞来源的外泌体通过传递miR-133b调节神经生长、促进神经功能恢复[21]。

外泌体可以自由跨过血脑屏障,进入中枢神经系统,作为药物的载体[22],起到治疗脑血管病的作用。有学者发现[23]神经干细胞来源的外泌体IFN-γ-hNSC-Exo在缺血性中风大鼠的治疗中发挥着重要作用。RGD-C1C2融合蛋白修饰的干细胞来源的外泌体,因其具有靶向缺血性脑卒中的病变区域且能够抑制炎症,可作为一种潜在的缺血性脑卒中新型治疗剂[24]。

由此可见,外泌体在脑血管病的发生、发展、治疗中显示出了很大潜能,为脑血管病的进一步研究提供了新的思路。

1.2外泌体与认知障碍的关系 PSCI是继发于脑卒中事件之后的认知功能下降,属于VCI的一个亚型。患者卒中后认知功能评定主要依靠神经心理评估,但评估会受到患者的语言、情绪、年龄、受教育情况或评估环境等因素影响,故PSCI的诊断在一定程度上缺乏客观性。我国《卒中后认知障碍管理专家共识》[2]中说:老年卒中患者发生认知障碍的概率显著增加,而临床尚缺乏早期预测PSCI的客观生物标志物。近年来外泌体因其特有的生物学特性和功能,逐渐成为医学领域的一大研究热点。

外泌体在认知障碍的发生、发展中起到重要作用。有学者发现[25]富含星形胶质细胞特异性细胞外囊泡标志物的蛋白质模块与认知障碍的发生显著相关。人类神经细胞类型(兴奋性神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞样细胞和少突胶质细胞样细胞)特异性细胞外囊泡蛋白质与AD的发生、发展密切相关。β淀粉样蛋白1-42与缺血性脑卒中后认知障碍密切相关[26]。

外泌体在认知障碍的诊断方面表现出其作为生物标志物的巨大潜力。AD 患者血清样本中外泌体 miRNA-125b 和 miRNA-361 的组合表现出很好的诊断性能[27]。

外泌体可能成为一种治疗认知障碍的新方法。有学者在VCI的小鼠模型中发现[28]:在小鼠脑白质损伤、脑低灌注引发记忆障碍的过程中,TNFα-miR-501-3p-ZO-1轴起重要作用,提出抑制miR-501-3p有可能成为一种潜在的治疗慢性脑低灌注引发的VCI的新疗法。

可见外泌体在认知障碍疾病的发生、发展、诊断、治疗中起着重要的作用。因其特有生物学特性和功能,为PSCI发病机制研究及诊断、治疗等提供新的思路。

2 外泌体与中医药研究现状

2.1病证结合的整体观 在中医证候的现代研究中,“病证结合”的研究思路具有重要的指导意义[29]。作为中西医结合研究的重要模式,病证结合的临床研究就是将中医辨证论治中“证”的概念与西医“病”的理论相结合,结合现代研究技术和方法,使证候更加客观化,使辨证论治更具科学性[30],目前已应用到临床疾病的诊疗中[31]。临床辨证是对患病个体个性特征的充分体现,是对患病个体某个阶段、时期特定临床症状、体征的高度归纳,也是对疾病个体间差异的高度总结,同一疾病在不同的患者身上可以表现为不同的中医证候类型,当然也会导致治疗上的差异,两者的有机结合才能准确反映疾病及患者的状态,才能为医者提供预测疾病预后和正确评判疗效的方法。

外泌体的特性与中医临床辨证的特点十分吻合。外泌体在机体正常的生理和病理过程中可介导多种细胞外和细胞间活动,具有特异性、稳定性、靶向性和载体性等生物学特性,故通过规模化研究患病生物体液中不同时间、空间的外泌体蛋白表达差异,在整体水平上阐释患病生物体内关键信号通路与蛋白-蛋白相互作用,揭示同一疾病不同时间的生物学特征或不同疾病同一时间的生物学特征。故可利用外泌体在不同疾病或疾病的不同过程中内容物的不同,或中医治疗前后外泌体内容物的变化,探索外泌体与中医辨证、治疗的关系,有助于更全面地阐释中医证候的生物机制、为中医证候的现代研究提供科学证据。如有学者发现[32]外泌体miR-451,miR-6881-3p,miR-1292-5p,miR-6786-3p,miR-3661在冠心病痰浊血瘀证中下降趋势明显,而miR-451的表达降低,促进了冠心病痰浊血瘀证的发展。有学者[33]在基于外泌体RNA探讨四君子汤治疗胃癌脾胃气虚证的研究中发现,外泌体miR-151a-3p参与了胃癌脾虚证的发生、发展,进而发挥健脾益气效应。还有学者[34]在异病同证,同病异证的中医学理论指导下,基于唾液外泌体exoRNA表达谱,提出从分子机制角度进一步促进中医证候的精准化发展。

综上所述,外泌体作为细胞间物质和信息的载体,调控着细胞间信息分子的传递,参与调控各项生理过程和病理变化,在“病证结合”整体观的研究思路下,外泌体可作为证候机制研究的一条新途径[35]。

2.2外泌体与中药 由于血脑屏障的存在,多种药物难以进入脑内,这为神经系统疾病的治疗带来困难。现代医学在PSCI的治疗方面尚缺乏高质量的临床证据,目前没有被批准的治疗卒中后认知障碍的药物[1]。而中医药在治疗中风病及呆病方面历史悠久,有学者在研究中药治疗PSCI的机制[36],但因中药有多成分、多靶点、整体调节的作用,具体作用机制目前尚未阐明。而外泌体既可穿透血脑屏障,也可作为药物的载体,因其特有的生物学特性和功能,在中药的作用机制研究方面发挥了重要作用。补阳还五汤出自《医林改错》,是治疗中风病恢复期气虚血瘀证的常用方剂。有学者发现[37]补阳还五汤治疗脑梗死气虚血瘀证患者后,患者血清外泌体lncRNA的表达变化明显,考虑外泌体lncRNA与补阳还五汤的作用机制相关。有学者用阳化汤治疗急性缺血性中风阳虚证患者,发现阳化汤可能通过下调急性缺血性中风阳虚证患者血清外泌体miR-9-3p/5p、miR-124-3p的表达,进一步影响cGMP-PKG等信号途径,发挥治疗作用[38]。川芎是治疗缺血性脑卒中的常用中药,有学者在间充质干细胞治疗急性缺血性中风的研究中发现[39-40],川芎与骨髓间充质干细胞源性外泌体(BMSCs-Exo)联用,通过促进新生血管生成、减轻神经炎性反应、调控血脑屏障、增强神经可塑性等,更好的改善脑缺血大鼠的神经功能。黄芪常用于治疗缺血性中风气虚证患者,有学者发现[41],将中药黄芪中提取的黄芪甲苷Ⅳ注射给缺血小鼠后,促进脑卒中后海马神经再生和神经干细胞增殖,改善脑卒中引起的认知功能下降,而外泌体来源的神经干细胞可能是海马神经再生的关键[42]。

可见外泌体在中医药的研究中具有巨大潜力,为中医药的现代化研究提供科学证据,有助于进一步阐释中医药的药效机制。

2.3外泌体与针刺 针刺治疗可以改善PSCI患者的预后[43-44]。外泌体广泛分布于全身,因携带特异性生物信息分子,其既能反映机体生理和病理的变化,又能作为治疗疾病的靶点。有学者发现[45]电针治疗可激活HIF-1α/VEGF/Notch 1信号通路,通过外泌体miR-210促进缺血性卒中后血管生成。还有学者认为[46],外泌体可以作为针刺信息传递的重要载体,通过人工干预回输外泌体可产生“类针刺样”作用,起到靶向治疗的目的。

可见,外泌体在揭示针刺治疗PSCI的作用机制方面发挥了重要作用。不仅从新的角度阐释了中医基础理论,而且为进一步探索中医针刺治疗PSCI的理论研究提供新的思路。

3 小结

目前国际上没有获得批准的治疗卒中后认知障碍疾病的药物。而中医药在治疗卒中后认知障碍方面积累了丰富的临证经验,有其独特的治疗优势。人体细胞正常分泌的外泌体可作为药物载体,高效的穿透血脑屏障,起到靶向治疗作用。越来越多的研究证明,外泌体在疾病的发生发展治疗中起着重要作用。外泌体可从生物整体角度高度概括研究生物特征,在病证结合研究思想的指导下,整体水平规模化研究生物体液中外泌体的时间、空间表达水平的变化,揭示生物体内关键信号通路与蛋白-蛋白相互作用,并贯穿于疾病的发生、发展、治疗中。故探讨中医药在治疗卒中后认知障碍疾病中的作用机理,成为国内学者研究的热点问题。当然外泌体研究也存在一些局限。首先,外泌体的分离、纯化和鉴定目前没有高效低廉的方法,如何大规模获取与疾病相关的外泌体是亟待积极的问题。其次,外泌体被公认为理想的药物载体,但在中医药治疗PSCI的过程中,外泌体相关通路表达的具体机制尚未阐明。因此随着相关研究的不断深入,外泌体作为中医药治疗PSCI新靶点的意义将逐步扩大。