综述:通过Senolytics(衰老细胞清除疗法)和干细胞逆转昏迷:未来已来
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时间:2025年10月08日
来源:Journal of Translational Medicine 7.5
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本综述系统性地提出了一种革命性的双步治疗范式:首先利用Senolytics(如Navitoclax)清除衰老细胞(Senescent cells),减轻神经炎症负担;随后通过干细胞疗法(如pMSC)结合电生理/药理学刺激促进神经再生。该策略为逆转全球脑缺血(GCI)导致的昏迷与意识障碍(DoC)提供了全新解决方案,标志着昏迷治疗从姑息护理向主动再生医学的范式转变。
昏迷患者仍拥有功能活跃的大脑
传统观念认为昏迷患者大脑处于完全静息状态,但神经影像学突破性研究彻底颠覆了这一认知。2005年Schiff团队首次通过功能磁共振成像(fMRI)发现,一名外伤性长期昏迷患者对视觉、听觉及触觉刺激呈现显著的皮层激活反应,特别是语言刺激能特异性激活布洛卡区(Broca's area)和韦尼克区(Wernicke's area)等语言中枢。更令人惊讶的是,患者对熟悉声音的呼唤表现出杏仁核激活增强,提示其保留情感处理能力。
Boly团队通过正电子发射断层扫描(PET)进一步揭示:最小意识状态(MCS)患者对疼痛刺激的脑部反应与健康人高度相似,能激活包括初级体感皮层、丘脑、岛叶和前扣带回在内的完整疼痛矩阵网络;而持续性植物状态(PVS)患者仅出现丘脑和初级体感皮层的局限激活,缺乏高级皮层整合。这证明MCS患者具有完整的疼痛感知能力。
最具里程碑意义的是Owen发表在《Science》的研究:一名被诊断为植物状态的23岁女性患者,在fMRI检测中能按指令完成"想象打网球"和"想象在家行走"两种思维任务,其大脑激活模式与健康志愿者完全一致。这表明尽管患者缺乏外在行为反应,但仍保留意志性指令跟随能力,存在隐匿性意识(Covert consciousness)。这些发现挑战了格拉斯哥昏迷量表(Glasgow Coma Scale)等传统评估的局限性,强调需要将神经影像技术纳入临床诊断体系。
衰老细胞革命与脑损伤的关联
细胞衰老(Cellular senescence)是细胞周期不可逆停滞的特殊状态,衰老细胞通过分泌衰老相关分泌表型(SASP)组分(如IL-6、TNF-α、基质金属蛋白酶等),创造促炎性微环境加速组织功能障碍。在大脑中,衰老的星形胶质细胞、小胶质细胞和内皮细胞失去正常功能,通过SASP介导神经炎症、破坏血脑屏障(BBB)、抑制神经发生(Neurogenesis)并促进病理性蛋白聚集。
全球脑缺血(GCI)后,再灌注过程引发氧化应激和DNA损伤,导致胶质细胞和内皮细胞进入衰老状态。研究表明GCI后海马CA1区、皮层锥体细胞(第3、5、6层)、纹状体中型多棘神经元及小脑浦肯野细胞等易损区域出现大量衰老细胞积聚,这些细胞通过SASP机制放大兴奋性毒性,破坏突触可塑性,并持续激活先天免疫系统,形成神经退行性恶性循环。
Senolytics治疗全球脑缺血诱导的昏迷
Gu等学者的最新研究为Senolytics疗法提供了直接证据:在GCI小鼠模型中,缺血后给予Senolytic药物Navitoclax能显著降低衰老细胞标志物(p16INK4a、SA-β-gal)和SASP因子水平,减少小胶质细胞活化,保护血脑屏障完整性。经治疗的小鼠不仅海马神经元数量增加,在认知和运动任务中也表现出更好性能。其作用机制包括:清除衰老细胞改善神经炎症微环境;恢复内源性神经干细胞(NSC)功能;减少tau病理蛋白聚集;促进突触重塑关键区域(如丘脑皮层网络)的修复。特别值得注意的是,Senolytics能靶向清除觉醒调节回路中的衰老细胞,为意识恢复创造有利条件。
内源性干细胞在全球脑缺血后被激活并促进恢复
大脑内源性神经干细胞(NSC)主要位于侧脑室下区(SVZ)和海马齿状回颗粒下区(SGZ),在GCI后能被缺氧应激激活。缺血上调脑源性神经营养因子(BDNF)、血管内皮生长因子(VEGF)等 trophic factors,通过Notch和Wnt信号通路促进静止期NSC重新进入细胞周期。缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)在低氧条件下诱导促红细胞生成素表达,进一步刺激NSC扩增。
新生的神经祖细胞在基质细胞衍生因子-1(SDF-1)等趋化因子引导下,向海马、皮层和纹状体等缺血病变区域迁移。在海马CA1区(记忆形成关键区域),这些细胞分化为未成熟神经元,参与神经回路重建。同时NSC分泌的VEGF能刺激血管生成,改善脑血流灌注,为组织修复提供代谢支持。研究表明缺血后SGZ的神经发生程度与大鼠空间学习能力改善直接相关,提示内源性修复与功能恢复存在因果关系。
外源性间充质干细胞治疗全球脑缺血诱导的昏迷
外源性间充质干细胞(MSC)源自骨髓、脂肪组织或脐带,具有多向分化潜能和强大的旁分泌功能。经静脉注射后,MSC能通过SDF-1趋化作用迁移至脑损伤区域,发挥三重治疗机制:
免疫调节作用:MSC分泌IL-10和转化生长因子-β(TGF-β)等抗炎因子,抑制小胶质细胞过度活化,促进M2型(抗炎型)极化,减少TNF-α、IL-1β等促炎因子释放,保护神经元完整性。
神经营养支持:MSC释放BDNF、VEGF和神经生长因子(NGF),增强神经元存活,刺激内源性NSC增殖,促进突触可塑性。动物研究显示MSC来源的VEGF能增加脑微血管密度,改善缺血区血流灌注。
血脑屏障保护:MSC通过上调紧密连接蛋白表达,降低基质金属蛋白酶活性,稳定血脑屏障结构,减轻血管源性水肿,限制炎症介质浸润。
昏迷恢复的实践方案:Senolytic介导的清除后再生刺激
采用多价Senolytic免疫疗法SenoVax(已证明能诱导产生特异性清除衰老细胞的抗体),通过检测血清SASP水平(如TNF-α)和衰老相关胶质细胞外泌体量化衰老负荷。治疗有效性可通过SASP降低和BDNF等再生分子恢复来评估。
利用新型"个性化间充质干细胞(pMSC)"技术——通过自体外周血细胞重编程为多能干细胞,再分化为年轻化pMSC。该平台突破自体干细胞数量限制和异体免疫排斥难题,实现无限量供应自体再生细胞。
联合治疗策略:Senolytic清除衰老细胞改善微环境后,输注pMSC通过旁分泌作用激活内源性干细胞,促进上行网状激活系统(ARAS)等意识相关关键区域的神经发生和血管重建,最终实现昏迷逆转。
该方案首次将衰老生物学与再生医学相结合,为长期昏迷患者提供了从根本机制入手的治疗新范式,标志着意识障碍治疗正式进入精准医学时代。
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