Терапия със стволови клетки за болестта на Алцхаймер: Преглед на експериментални модели и реалност Част 3

2.3.6|Нова теория на баланса

Терапията със стволови клетки за AD е свързана с интегративния ефект на различни механизми, като възпаление, имунорегулация, оксидативен стрес, апоптоза, автофагия и ангиогенеза (Фигура 3).11

Връзката между имунната регулация и паметта е тема от голям интерес. Изследванията показват, че има тясна връзка между имунната система и системата на паметта.

Имунната система е защитна сила в нашето тяло, която се съпротивлява на инвазия и атака от патогени. Въпреки това, когато имунната система се разпадне, това може да доведе до развитие на много заболявания. Има много изследвания, доказващи, че има важна връзка между имунната система и системата на паметта.

Имунната система може да поддържа здравето на тялото, като играе роля в имунната регулация. Имунната регулация ни помага да се борим с болестите, като същевременно насърчава здравето на мозъка. Мозъкът е много чувствителен към имунната регулация и когато имунната система се срине, здравето на мозъка също е засегнато. Въпреки това, когато регулираме имунната си система, за да поддържаме тялото си здраво, ние също оказваме положително въздействие върху паметта на нашия мозък.

Връзката между имунната регулация и паметта се подсилват взаимно. Чрез активно регулиране на имунната система можем да намалим появата на болести, като същевременно подобряваме паметта. От друга страна, когато подобряваме паметта си чрез неща като упражнения и поддържане на здравословна диета, ние също имаме положително въздействие върху имунната си система. Следователно можем да кажем, че връзката между имунната регулация и паметта е взаимозависима.

Накратко, поддържането на здравословен начин на живот и активното регулиране на имунната система в живота са много важни за насърчаване на подобряването на паметта. Винаги трябва да обръщаме внимание на нашето здраве и състоянието на нашата имунна система и да се поддържаме здрави чрез упражнения и поддържане на здравословна диета. По този начин можем не само да поддържаме здравето на тялото си, но и да поддържаме здравето на мозъка си и да подобряваме паметта си. Вижда се, че трябва да подобрим паметта и Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola може също да регулира баланса на невротрансмитерите, като например повишаване на нивата на ацетилхолин и растежни фактори. Тези вещества са много важни за паметта и ученето. В допълнение, Cistanche deserticola може също да подобри притока на кръв и да насърчи доставянето на кислород, което може да гарантира, че мозъкът получава достатъчно хранителни вещества и енергия, като по този начин подобрява мозъчната жизненост и издръжливост.

Щракнете върху познайте добавките за подобряване на паметта

Тези механизми променят регионалната хомеостаза в хипокампуса и медиират функционалната реконструкция чрез установяване на нов баланс.34 Новата теория за баланса включва много напреднали теми, като хетерогенност на стволови клетки и терапевтичен ефект, ролята на извлечените от стволови клетки извънклетъчни везикули или екзозоми и синаптичната пластичност медииран от пресичането между Т клетките и микроглията.

3|ТЕРАПЕВТИЧНА ЕФЕКТИВНОСТ НА СТВОЛОВИТЕ КЛЕТКИ И ВЪЗДЕЙСТВАТЕЛНИТЕ ѝ ФАКТОРИ

3.1|Оценка на терапевтичния ефект

Стволовите клетки като NSCs, BM-MSCs, hUCB-MSCs, ESCs и iPSCs са изследвани в различни животински модели, подобни на AD. Освен това, hUCB-MSCs, hPD-MSCs, hBM-MSCs и hADSVF се тестват в различни клинични изпитания.

Оценката на терапевтичната ефикасност включва (i) поведенчески тестове за ефективност при животински модели и (ii) биохимични и патохистологични показатели. Примерите за поведенчески тестове за ефективност включват воден лабиринт на Морис, лабиринт на Барнс, Y-лабиринт, T-лабиринт, нулев лабиринт, {{3 }}лабиринт с ръце, задача за дискриминационно избягване на плюс лабиринт, тест със совалка, тест на стъпало надолу, тест в открито поле и избягване на тъмнина.59,81 В клиничните изпитвания свързаната със заболяването тежест на всички субекти се оценява въз основа на симптоми, когнитивна функция, памет, и качеството на живот.

Биохимичните и патохистологичните промени на тройния трансгенен модел A PP/PS/tau са информативни при оценката на коеволюиращи амилоид и тау патологии, които са свързани с патомеханизма на болестта на Алцхаймер.82

Патофизиологичните промени на А и тау в човешкия мозък настъпват преди появата на симптомите на AD. Има високи нива на A 42, t-tau и p-tau в периферните неврогенни екзозоми и гръбначно-мозъчната течност, което е убедително доказателство за диагнозата AD.83,84.

3.2|Избор на животински модели

Много животински модели с болестта на Алцхаймер имитират патологичните характеристики на амилоидозата, като например инжектирането на A протеини (напр. A 1-42, A 1-40, A 25-35) и трансгенни модели.85– 88

Предимствата на метода на инжектиране включват висока успеваемост, добра стабилност, бързина и възможност за използване на различни животински видове. Въпреки това, този метод неизбежно причинява механично увреждане на церебралната тъкан по време на процеса на инжектиране, което води до непредсказуемо нараняване. Чрез използване на генетична модификация на APP, PS1, PS2 и APOE4, свръхпроизведените A протеини се отлагат в мозъка, за да предизвикат когнитивна дисфункция.

Трябва да се отбележи, че краен стадий на амилоид и тау патологии при 3× трансгенни AD мишки са подобни на тези при спорадична AD, но цялостното изследване на A PP, амилоид- и тау разкрива ключови разлики в биохимичните и патологични характеристики.82 Хиперфосфорилираният tau се експресира заедно с A PP/A от ранна възраст, докато изобилие от извънклетъчни амилоидни плаки и сдвоени спираловидни нишки се наблюдават в късен етап.82

Трансгенните модели са полезни при оценката на A протеопатия, но не и модели на спорадична AD, тъй като те отразяват слабо патогенезата на човешкото заболяване. Освен това животински модели, подобни на AD, могат да бъдат установени и чрез други методи, като интраперитонеално инжектиране на d-галактоза, директно инжектиране на скополамин за увреждане на холинергичните неврони, медиирано от гама-нож увреждане на хипокампа и т.н.89–92.

Интересното е, че A, произведен в черния дроб, може също да индуцира невродегенерация, което е друга потенциална причина за болестта на Алцхаймер.93 Следователно, разбирането на предимствата и ограниченията на AD-подобни модели ще помогне да се избере подходящ модел, който по-добре се доближава до спорадичната AD при хора.82 Тъй като много успешни резултати в

животинските модели могат да отразяват само ограничени аспекти на човешката патология на AD, успехът на клиничните изпитвания на AD е много слаб.88,94.

3.3|За оптимизиране на видовете стволови клетки

Терапията със стволови клетки може да подобри когнитивните дефицити, както е демонстрирано от различни животински модели, подобни на AD.11,42 Досега няма заключения относно сравнението на терапевтичната ефикасност при използване на различни стволови клетки. Всеки клетъчен тип има своите слабости или ограничения. Например ESC и hUCB-MSC имат етични и имуногенни проблеми. Автоложните NSC от мозъчна биопсия могат да се сблъскат с неприемливи нагласи и технически предизвикателства.

Относително изглежда, че BM-MSC имат определени предимства, но те все още се усложняват от различни проблеми, като хетерогенност, ниска жизнеспособност и лоша зона на насочване. Според наличните данни, терапевтичната ефективност на стволовите клетки се променя поради (i) жизнеспособност и хетерогенност, (ii) предварително кондициониране и (iii) генна манипулация. Броят на пасажите на култивирани MSC има значително влияние върху плурипотентността. 

Миши BM-MSC могат да поддържат функционална морфология и мултипотентно състояние в 4-то поколение.95,96 Експресията на CD29, CD44 и CD90 върху мембраната на BM-MSC на плъх постепенно се увеличава с броя на пасажите, достигайки пика след{{8} } поколения.97,98 Обикновено се смята, че BM-MSCs преди7 пасажи имат висока жизнеспособност и са подходящи за терапия със стволови клетки.

Жизнеспособността на MSCs може да бъде подобрена чрез предварителна подготовка, генетична модификация и система за култура. Стволовите клетки, предварително кондиционирани с диметилоксалилглицин, могат да подобрят терапевтичната ефективност на A-индуцирани животински модели.73 Други методи за предварителна подготовка, като хипоксия, липополизахарид (LPS), възпалителни цитокини, витамин Е, електромагнитна стимулация и лазери с ниско ниво, също могат да подобрят жизнеспособността и имуномодулиращия ефект на стволови клетки.79,99 Мезенхимните стволови клетки могат да бъдат модифицирани чрез генна манипулация, за да се подобри терапевтичната ефективност.

Когато BM-MSCs свръхекспресиращи VEGF се трансплантират в APP/PS1 мишки, натрупването на амилоидни отлагания се намалява, което може значително да подобри AD когнитивното увреждане в средните и късните стадии на AD при мишки.70 Трансплантацията на MSCs, експресиращи antisnesemiR-937 намалява отлагането на А протеини, стимулира секрецията на BDNF и подобрява поведенческите дефицити, както се демонстрира от теста за социално разпознаване и задачата за дискриминационно избягване на плюс-лабиринт при APP/PS1 мишки.74

3.4|За оптимизиране на методите за доставка

Както бе споменато по-горе, общите методи за доставяне на стволови клетки включват интравенозно, интрахипокампално, интрацеребровентрикуларно и интраназално. Всеки метод има различни предимства и слабости. Понякога методът на доставяне е ключов фактор при определяне на терапевтичната ефикасност на трансплантираните стволови клетки. Например, необходимо е многократно да се трансплантират стволови клетки, за да се постигне задоволителен резултат.

Доказано е, че многократната трансплантация е по-ефективна от единичен режим на лечение при модел на плъх.81,100 В клиничното изпитване NCT03117738 автоложните МСК, получени от мастна тъкан (AdMSC), ще бъдат трансфузирани интравенозно 9 пъти на 2-седмични интервали. При клинично приложение е непрактично пациентите да получават многократни инжекции чрез интрахипокампален или интрацеребровентрикуларен метод.

4|ПЕРСПЕКТИВА И ПРЕДИЗВИКАТЕЛСТВО

4.1|Биобезопасността на стволовите клетки

Трансплантираните стволови клетки могат да променят своя фенотип и функция, след като бъдат имплантирани в различни тъкани. Ранно проучване е открило, че трансплантацията на ESC може да индуцира образуване на тератом in vivo.

Освен това се съобщава, че туморогенезата е автоложна, важна като нейната ефективност. Интересното е, че извлечените от стволови клетки екзозоми (SC-Exos) действат като безклетъчни медиатори за междуклетъчния обмен на информация. 29,76,101 Интрацеребровентрикуларното инжектиране на SC-Exos може да намали А плаките и тау заплитанията, за да подобри когнитивната функция в трансгенни APP/PS1 мишки. 101 Терапевтичните предимства на стволовите клетки и SC-Exos ще бъдат определени чрез паралелни сравнителни проучвания в бъдеще.

4.2|Стандартизация на културата на стволови клетки

Какъвто и да е тъканният произход на стволовите клетки, спецификацията на номерата на пасажите представлява важен параметър, преди да можете да се възползвате от стволовите клетки с по-голяма безопасност. Досега няма стандартизиран протокол за култура на стволови клетки. Например, някои изследвания са трансплантирали BM-MSCs в пасажи 1-2, но други проучвания са използвали BM-MSCs в пасажи 4-6 или пасажи 7-10.63,102 Това може да обясни защо терапевтичните ефекти са толкова непоследователни. В допълнение към вида на стволовите клетки, терапевтичната ефективност се влияе и от други фактори, като клетъчна концентрация, вида на реципиентите и методите на доставяне. Ето защо е наложително да се стандартизира протоколът за терапия със стволови клетки.

4.3|Допълнителна оценка на доставката на стволови клетки

Обичайните методи за доставяне в предклиничните проучвания включват стереотактично инжектиране в мозъка и интравенозно инжектиране в периферната вена. Стереотактичното инжектиране в мозъка е травматична процедура, обикновено еднократно лечение. Неговото клинично приложение и терапевтичен ефект са ограничени. Множество инжекции през периферни вени също могат да подобрят когнитивната способност на AD-подобни модели до известна степен, но оптимизирането на този метод се нуждае от допълнителна оценка. Напоследък се използва назално приложение за доставяне на стволови клетки, което може да облекчи когнитивното увреждане при AD-подобни мишки.58 Въпреки това, това е нов алтернативен метод, чиято ефективност и стабилност трябва да бъдат определени от бъдещи проучвания.

4.4|Перспективите на терапията със стволови клетки

Автоложните стволови клетки са най-използваният клетъчен тип поради лесната изолация и интравенозната трансплантация, без имуногенни и етични проблеми.103 Все пак някои проблеми трябва да бъдат разрешени, като дългосрочна безопасност, оптимален клетъчен източник и процедура за доставяне, реакцията на донора клетки към AD-патогенната микросреда и механизмите на действие (Фигура 3). Независимо от това, стволовите клетки се използват при лечението на подобни на AD животински модели от десетилетия и натрупването на голямо количество изследователски данни постави основата за клинично изпитване на AD. Очаквано терапията със стволови клетки ще стане добър кандидат за лечение на AD и други неврологични заболявания.

5|РЕЗЮМЕ

Терапията със стволови клетки за AD носи огромно обещание, но остава в процес на развитие. Сега предклиничните проучвания демонстрират доказателство за концепцията и разкриват основните терапевтични механизми. Терапията със стволови клетки е тествана в клинични проучвания. Натрупването на изследователски данни постави основата за бъдещото клинично лечение на пациенти с AD. Може би синергията на различни методи може да се използва в терапевтична стратегия, която включва клетъчна модификация, генна манипулация и фармакологична интервенция. По отношение на ефикасността на терапията със стволови клетки при пациенти с AD ще е необходимо повече време, за да се заключи.

БЛАГОДАРНОСТИ

Тази работа беше подкрепена от грант на Националната природонаучна фондация на Китай (81941012), инициативата CAMS за иновативна медицина на Китай (2021-I2 M-1-034) и Националния ключов проект за изследване и развитие (2017YFA0105200).

КОНФЛИКТ НА ИНТЕРЕСИ

Авторите на тази рецензия са членове на редакционния съвет на AMEM, но бяха изключени от процеса на партньорска рецензия и всички редакционни решения, свързани с публикуването на тази статия.

ПРЕПРАТКИ

1. Jia L, Du Y, Chu L, et al. Разпространение, рискови фактори и управление на деменция и леко когнитивно увреждане при възрастни на възраст 60 години или по-възрастни в Китай: кръстосано проучване. Lancet Public Health.2020;5(12):e661-e671. doi:10.1016/S2468-2667(20)30185-7

2. Masters CL, Bateman R, Blennow K, Rowe CC, Sperling RA, Cummings JL. Болест на Алцхаймер. Nat Rev Dis Prim. 2015;1:15056.doi:10.1038/nrdp.2015.56

3. Lane CA, Hardy J, Schott JM. Болест на Алцхаймер. Eur J Neurol.2018;25(1):59-70. doi:10.1111/ene.13439

4. Larson EB, Shadlen MF, Wang L, et al. Преживяемост след първоначална диагноза на болестта на Алцхаймер. Ann Intern Med. 2004;140(7):501-509.doi:10.7326/0003-4819-140-7-200404060-00008

5. Boche D, Nicoll JAR. Поканен преглед - Разбиране на причината и следствието в патофизиологията на Алцхаймер: последици за клиничните изпитвания. Neuropathol Appl Neurobiol. 2020; 46 (7): 623-640. doi:10.1111/nan.12642

6. Sheppard O, Coleman M. Болест на Алцхаймер: етиология, невропатология и патогенеза. В: Huang X, изд. Болест на Алцхаймер: Откриване на лекарства [Интернет]. Exon Publications; 2020:1-21.doi:10.36255/екзонни публикации. Болест на Алцхаймер.2020.ch1

7. Ghai R, Nagarajan K, Arora M, Grover P, Ali N, Kapoor G. Настоящи стратегии и нови лекарствени подходи за болестта на Алцхаймер. Лекарствени цели за неврологично разстройство на ЦНС. 2020;19(9):676-690.doi:10.2174/1871527319666200717091513

8. Александър GC, Emerson S, Kesselheim AS. Оценка на адуканумаб за болестта на Алцхаймер: научни доказателства и регулаторен преглед, включващ ефикасност, безопасност и безполезност. JAMA.2021;325(17):1717-1718. doi:10.1001/jama.2021.3854

9. Лонг JM, Holtzman DM. Болест на Алцхаймер: Актуализация на патобиологията и стратегиите за лечение. клетка. 2019;179(2):312-339.doi:10.1016/j.cell.2019.09.001

For more information:1950477648nn@gmail.com