阿尔茨海默病是一种由于颅内神经受损而导致认知能力下降的疾病,但现在的研究重点是将阿尔茨海默病作为一种 "脑血管疾病 "来研究其原因并开发治疗方法。
利用最新的显微镜,对认知能力下降的病人的大脑进行分析,发现有许多血流减少的'血管'。 此外,现在已经知道,被认为是阿尔茨海默病致病因素的 "淀粉样蛋白-β "会在脑血管中积累。 这篇文章探讨了阿尔茨海默病与脑血管之间令人惊讶的密切关系。
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虽然大脑的重量只占身体总重量的2%,但身体总血流量的15%流经它,使它成为一个非常需要血液的器官,以至于它被称为 "大量的血管"。

新泻大学脑科学研究所正在进行研究,以揭开脑血管的隐秘面纱。 在新泻大学脑科学研究所,对已故病人的大脑进行病理解剖以进行组织诊断,并对痴呆症等脑部疾病的原因进行研究。 下图显示的是一个真实的人类大脑的一部分,被切割成大约1厘米,并通过特殊的程序使其透明。 如果你用某种设备看这个,你可以看到血管。
这就像一个森林...... "大量的脑血管 "在三维空间里...!
该设备是一种最先进的显微镜,即'光片显微镜'。 使用普通的荧光显微镜,只能拍摄薄薄的切片标本,因为光线是从一个点照射到一个狭窄的区域,而大脑中的血管只能在一个平面上观察。
因此,为了拍摄大型标本,必须将标本切成连续的薄片,这需要大量的时间和精力。 然而,有了光片显微镜,光线可以以薄而平展的片状形式照射,因此可以直接拍下标本的平面图像。 通过垂直堆叠一些这样的薄片,可以高速观察脑血管的三维情况。

NHK提供(KODANSHA)
上图是用光片显微镜拍下的脑血管。 所有可见的黄色都是血管。 可以看出,在一块只有约1厘米大小的大脑中,血管向各个方向伸展。 领导这项研究的新泻大学脑科学研究所助理教授Rie Saito描述了她第一次看到这些数据时的印象。
当我第一次看到这些数据时,我感觉好像进入了一片血管森林。 我印象非常深刻,因为我以前从未能同时看到这么多的三维血管"(Saito女士)。
认知能力下降和脑血管疾病
同时,显示了一个认知衰退的病人的脑血管。 黄色显示的动脉已被撕裂,可以看到血管脱落的区域。
据斋藤先生说,这种血管脱落会导致阿尔茨海默病。
我们知道,当血管脱落时,从该点开始的血流就会受到影响,如果这种情况持续下去,就会导致损伤和痴呆。 现在已经知道,大脑中的微血管损伤和退化是阿尔茨海默病和帕金森病的风险因素之一。
三重大学富本秀和教授及其同事的研究也表明,阿尔茨海默病患者的大脑中的毛细血管比正常人的更薄更短,对从大脑中提取的切片进行比较后发现,毛细血管的数量减少了大约30%。
研究阿尔茨海默病30多年的九段坂医院院长山田正仁说,脑血管疾病与阿尔茨海默病有深刻的关系。
'大脑需要大量的氧气和营养来进行其神经活动。 正是大脑中的血管在运送它们,所以当大脑中的血管数量减少时,氧气和营养物质就不能到达神经细胞,神经细胞就会受到损害,最终死亡。 这导致了认知功能的下降"(山田)。
淀粉样蛋白-β "损害脑血管
那么,为什么阿尔茨海默病患者的脑血管会脱落? 这其中的关键是'淀粉样蛋白-β'。 淀粉样蛋白-β是一种蛋白质,是阿尔茨海默病的致病因素之一,据说当它在大脑中积累时,会导致神经细胞的死亡。 已有研究表明,淀粉样蛋白-β也会在脑血管中积累。 如果这种情况持续下去,血管壁会充满淀粉样蛋白-β,血管会被堵塞。
淀粉样蛋白-β为什么会在血管壁上堆积? 日本国立心血管中心神经科主任Tadashi Inohara博士治疗阿尔茨海默病患者,并从脑血管角度追踪该疾病的原因,他解释了这一原因。
'当你年轻的时候,即使产生了淀粉样蛋白-β,它也会被排出,不会在大脑中积累。 然而,据说我们通常在记忆力减退门诊看到的阿尔茨海默病患者,并没有很好地排出淀粉样蛋白-β"(Inohara博士)。
正常情况下,即使是健康人,每天都会产生淀粉样蛋白-β,而且大部分会从大脑中排出。 这方面的途径是 "血管"。 除了进入血管内部空间并随血液带走外,它还会穿过'血管壁'并从大脑中排出。 在阿尔茨海默病中,人们认为淀粉样蛋白-β不能通过'血管壁'被排出。
如果你仔细观察血管壁,你会看到称为'血管平滑肌'的肌肉细胞。 人们认为,当这些细胞收缩时,淀粉样蛋白-β会穿过血管壁并流出大脑。
然而,当血管由于老化或与生活方式有关的疾病而变得僵硬时,血管平滑肌工作不力,其排出淀粉样蛋白-β的能力就会降低。 淀粉样蛋白-β开始积聚在血管壁上。 这导致血管壁变厚和破裂,使血液难以流动。 人们认为,这些和其他因素可能导致毛细血管脱落,阿尔茨海默病恶化。
阿尔茨海默病或多或少都有血管疾病的因素,我们需要阐明阿尔茨海默病的病理并开发治疗方法,同时认识到有些人受其影响很大'(Inohara)。
痴呆症的治疗
药物治疗是一项重要的临床策略,迄今为止,它主要延迟神经细胞的变性,并且主要仅对患有早发性阿尔茨海默氏病的患者提供治疗益处。由于干细胞的自我更新能力和高分化潜能,干细胞疗法为AD治疗开辟了新的可能性。细胞移植作为神经退行性疾病的治疗方法是几年前在帕金森氏病中首次进行研究的。基于其在帕金森氏病中的临床前作用,它也已应用于其他神经退行性疾病,例如AD,肌肉萎缩性侧索硬化症和亨廷顿氏病。此外,干细胞是未分化的细胞,能够在大脑的微环境中分化为神经细胞,并可以通过神经营养因子恢复神经可塑性和神经发生。

干细胞疗法在阿尔兹海默氏病中的应用
干细胞分为神经干细胞、间叶干细胞、胚胎干细胞、诱导多能干细胞4种。都有生成神经祖细胞,结果生成新的神经细胞,置换受损的神经细胞的能力。这些细胞分别在促进神经细胞分化、激活微胶质、神经细胞乙酰胆碱( Ach )水平上升、老年痴呆症( AD )患者β淀粉样蛋白( Aβ)沉积减少等各方面显示出独特的特性。

神经干细胞(NSC)可以生成中枢神经系统所有分化的神经细胞,NSC可以从胎儿、新生儿、成人脑等初级组织或ESC或iPSCs供给 在AD模型中,提示NSC疗法是有前途的治疗策略的研究正在增加,试管内试验和生物体内试验都显示AD的病情和行为有所改善。
on-Jones等人( 2009 )首次在AD小鼠模型中提供神经营养支持时发现了NSC的潜在优点。他们证实了将小鼠NSC移植到AD小鼠海马,可以救济海马依赖性的学习和记忆。他们进一步指出,NSC在试管内试验中生成高水平的脑源神经营养因子,并在NSC移植时增加脑内脑源神经营养因子蛋白水平,这是AD小鼠行为和突触应答所必需的。张等人( 2017 )还证实了NSC移植可以补救特定区域的认知和突触障碍。神经元功能的恢复对AD小鼠模型的学习和记忆极为重要。
如上所述,神经营养蛋白可以促进移植的NSC的存活和分化。在阿尔茨海默氏病和动物模型的患者中已经观察到轴突运输中神经营养蛋白表达降低和神经营养蛋白功能受损,并且神经营养蛋白在神经细胞死亡和轴突变性中起重要作用。

间充质干细胞疗法
间充质干细胞(MSC)是一种多能干细胞,可以在骨髓,脂肪组织,肺,肝,脐带等中产生多种细胞分离的MSC可以扩增并分化为成骨细胞,脂肪细胞和胰岛(Dominici等人2006)。
几种类型的MSC通过分泌促炎性细胞因子已显示出对神经系统疾病的有益作用。
在体外测试中,从大鼠中分离出的脂肪干细胞(ADSC)可以诱导分化为神经细胞和类似星形细胞的细胞。已经证明,ADSC的移植可以改善神经功能,并且ADSC可以促进大鼠的有益神经分化并诱导功能改善。当将人ADSC静脉内注射到AD小鼠模型中时,使用Maestro成像系统可以在注射后长达12天的大脑中确认到强信号。此外,在啮齿动物模型中,ADSCs的移植可以改善认知障碍,并通过改善学习和记忆能力。
与NSC相比,已报道使用MSC是干细胞治疗的一种有前途的策略。

治疗阿尔兹海默症的“AstroStem”干细胞疗法
AstroStem属于静脉注射自体脂肪组织来源间充质干细胞,是治疗阿尔兹海默症的新方法,采用了具有13年研发史的技术。其作用机制是药物通过干细胞的固有特性之一“归巢效应”到达受损病变部位直接分化,或通过营养效应和旁分泌效应互相作用。它是从收集的10克成人腹部皮下脂肪组织中分离得到的一种具有多向分化潜能的干细胞,然后再通过静脉注射10次,每次2亿个细胞,输入到病人体内。
该疗法在美国开展的I期和II期研究已于2016年11月获得FDA审批准入,而目前,获得FDA批准上市的阿尔茨海默病的药物屈指可数。自2008年以来,该研究团队一直在评估静脉注射的安全性,并且静脉注射的安全性已经美国的临床试验中得到了证实。这一学术成果由Jeongchan Ra博士与一位大脑研究专家Yoohun Suh教授共同合作完成,并发表在著名期刊《PLoS One》上,这一技术将有望成为世界标准技术之一。
与现有的阿尔兹海默症治疗方法不同,干细胞疗法有望成为一种根本性疗法。该疗法的研发团队在动物模型中进行测试,证明了干细胞治疗阿尔兹海默症和预防阿尔兹海默症的有效性,并于2012年在《PLOS ONE》杂志上发表了相关结论。研究发现,该疗法具有多种功能,包括抗炎、脑血管再生以及脑细胞的保护和再生。
细胞治疗阿尔兹海默症十分具有前景。基于间充质干细胞的治疗研究结果最为一致,目前绝大多数人体临床研究采用的都是间充质干细胞。间充质干细胞对神经旁分泌的影响可能是潜在的巨大治疗价值。间充质干细胞分泌因子能够刺激细胞增殖、神经元分化等,还有一些研究发现间充质干细胞移植可以抑制β淀粉样蛋白以及tau蛋白相关的细胞凋亡,降低β淀粉样蛋白的沉淀和斑块的形成,刺激神经和突触再生和神经元分化,缓解学习和记忆障碍。还有一些研究表明间充质干细胞具有进一步的抗炎和免疫调节作用。

分子成像技术有望实现阿尔兹海默病的及早诊断和干细胞治疗
通过识别和追踪人体细胞内与疾病相关的各种生理变化,分子医学将对阿尔茨海默氏症的检测及进行有效的干细胞治疗产生巨大影响。美国阿尔茨海默氏症基金会的资料显示,美国每年患这一疾病的人数多达500万左右,每年因此产生的医疗费用接近1000亿美元。目前,医疗机构尚无100%准确的方法来对这一疾病进行诊断,只能根据患者的智力和认知能力检测结果作出“尽可能准确的”判断。
有关专家预测,干细胞成像将在进行有效干细胞治疗中起到至关重要的作用。通过干细胞介入可修复受损组织或器官,使其得到再生,从而让患者得到康复治疗。不过,要确保这种方法的疗效,还需对患者体内的干细胞进行密切跟踪。通过跟踪干细胞的位置、状态和修复情况,分子成像技术可成功地对治疗效果和作用情况进行监控。
日本干细胞
日本的医疗水平之高受到全世界的认可,2012年和2016年先后有山中伸弥、大隅良典两位日本医学家在再生领域获得诺贝尔医学奖。一方面,人们很期待干细胞对于那些被宣判“无能为力”的疾病的卓越功效,一方面大家对于这种新型医疗技术的安全性表示担忧。
为了保障干细胞疗法的安全性,从2014年通过《再生医疗安全法案》,正式将干细胞纳入监管后,同时允许医疗机构将其作为一项医疗技术在临床运用。
也是在法案通过后,日本再生医疗在民间开始普及,2015开始陆续有医疗机构申请人体各个部位的干细胞治疗许可。脸部注射必须有脸部注射许可,治疗相对应疾病也必须持有相对应许可,各医疗机构每年必须将该年治疗案例上报给厚生劳动省,作为临床依据。可以说,日本的这种医疗制度推动了再生医疗的前进。

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