中枢神经系统疾病之所以无法治愈,一方面是因为中枢神经系统结构复杂,另一方面是因为成人中枢神经系统神经元缺乏再生能力。因此,中枢神经系统疾病无法康复的根本原因在于神经元无法再生。过去几十年来,研究证实,包括人类在内的成人中枢神经系统中存在内源性神经元生成。这推翻了科学家们长期以来的共识--神经元的数量是恒定的,无法在成人中枢神经系统中产生新的神经元并自我更新。文章回顾了中枢神经系统损伤后内源性神经发生的变化及其调控机制,并探讨了针对内源性神经发生和新生神经元治疗中枢神经系统损伤的新策略。①中枢神经系统损伤通常伴随着内源性神经发生的改变,包括内源性神经干细胞的激活、增殖、异位迁移、分化和功能整合。②然而,受到局部恶劣微环境的影响,几乎所有被激活的神经干细胞都分化成了胶质细胞,而不是神经元。因此,损伤诱导的内源性神经发生反应不足以修复受损的神经功能。③科学家们已经尝试通过多种策略增强内源性神经发生,包括应用神经营养因子、生物活性材料和细胞重编程技术。④单独使用或联合使用这些治疗策略,有助于促进神经干细胞向损伤区域的定向迁移,确保其生存并分化为成熟的功能性神经元,并通过改善局部微环境促进其整合到神经电路中,以补充中枢神经系统损伤后失去的神经元。⑤通过调节内源性神经发生每个阶段,利用内源性神经干细胞促进新生神经元有效再生,为治疗中枢神经系统损伤提供了新的思路。
https://orcid.org/0000-0003-4039-4246 (Kwok-Fai So); https://orcid.org/0000-0001-8313-6998 (Zhaoyang Yang); https://orcid.org/0000-0003-4480-3676 (Xiaoguang Li)
急性中枢神经系统损伤主要包括缺血性卒中、脑出血、蛛网膜下腔出血、外伤性脑损伤和脊髓损伤。在这种情况下,确定最佳治疗方法和改善急性中枢神经系统损伤后患者的长期神经功能至关重要。急性中枢神经系统损伤后,线粒体容易损伤,导致释放有毒的活性氧,从而诱导细胞死亡。线粒体自噬是一种选择形式的自噬,用于消除多余或受损的线粒体。目前,线粒体自噬在急性中枢神经系统损伤中的作用备受关注,但仍需进一步的研究和总结。文章全面讨论了线粒体自噬的过程、分类、相关机制,以及其在各种急性中枢神经系统损伤中的作用和药物治疗的最新进展。文章指出,调节线粒体自噬可能有助于治疗急性中枢神经系统损伤,但过度阻滞或激活线粒体自噬可加重急性中枢神经系统损伤。然而,“过度”线粒体自噬的确切定义尚未明确,并且线粒体自噬在不同的实验模型中的作用可能存在差异,因此关于其在急性中枢神经系统损伤中的益处或危害仍存在争议。未来的研究需要开发更多特异性的线粒体自噬调节剂,以探究其在急性中枢神经系统损伤中的作用。此外,探索线粒体自噬在神经系统中的临床应用也至关重要。
https://orcid.org/0000-0001-5288-0319 (Yun Xu); https://orcid.org/0000-0002-4573-8741 (Xiang Cao)
目前的缺血性脑卒中治疗策略并不能达到恢复神经功能的目的。因此,迫切需要开发治疗缺血性脑卒中的新方法。外泌体是源自细胞的天然囊泡,在生理和病理条件下介导细胞间的信号转导,它具有免疫原性低、稳定性好、递送效率高和能穿过血脑屏障等特点,外泌体的这些生理特性有望为缺血性脑卒中治疗带来新的突破。此外,纳米技术的飞速发展推动了工程外泌体的革新,可有效提高靶向能力、增强疗效并最大限度地减少剂量,这些技术的进步也促进了外泌体的临床转化。为此,文章介绍了外泌体自身的治疗作用及其在当前缺血性脑卒中治疗策略中的积极作用,主要包括抗炎、抗凋亡、自噬调节、血管生成、神经再生和减少胶质瘢痕形成等。然而,值得注意的是,虽然外泌体显示出巨大的治疗功效,但目前还缺乏表征标准和高纯度外泌体的有效分离。未来的优化策略应倾向于探索合适的分离技术并建立统一的工作流程,以有效地将外泌体应用于缺血性脑卒中的诊断或治疗。该综述为开发基于外泌体的缺血性脑卒中疗法提供了新思路。
https://orcid.org/0000-0002-8922-3862 (Zhen-Ni Guo); https://orcid.org/0000-0002-9729-8522 (Yi Yang)
光遗传学能够利用称为光蛋白的光敏蛋白精确控制神经活动,从而彻底改变了神经科学领域。文章讨论了光遗传学的基本原理,包括兴奋性和抑制性蛋白的激活,以及重组病毒载体等光遗传学模型的开发。文章的一个重要部分是介绍使用光遗传学工具的局限性,以及解决这些局限性的策略,包括使用腺相关病毒、细胞特异性启动子、修饰的视蛋白和生物发光光遗传学等方法。病毒重组载体,尤其是更有希望用于临床实践的腺相关病毒,在向细胞输送蛋白方面的应用正变得越来越多样化,这表明有可能创造出一种具有更灵活定制功能的工具,并有可能提高向靶细胞输送蛋白的准确性。这些载体的适应性是光遗传学研究的一个优势,因为它们可以通过使用细胞特异性启动子和不同的病毒血清型来限制蛋白的表达。此外,文章还探讨了光遗传学的各种细胞靶标,包括神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞和许旺细胞,在这些细胞中使用特异性启动子表达光蛋白对于实现精确、高效的刺激至关重要。研究表明,分别对神经元和神经胶质细胞,尤其是不同表型的小胶质细胞、星形胶质细胞和许旺细胞进行光遗传刺激,可对神经系统疾病产生治疗效果。神经胶质细胞正逐渐成为神经疾病的治疗靶点。最后,这篇综述重点介绍了生物发光光遗传学这一新兴领域。在这一领域,光遗传学原理与生物发光蛋白相结合,可实时观察和操纵神经活动。通过将分子遗传学技术与生物发光技术相结合,研究人员能够高效、低创地监测神经元活动,并研究它们在各种生理和病理过程中的作用,这有助于拓展我们对中枢神经系统功能和神经系统疾病可塑性机制的认识,超越了传统的神经生物学方法。研究表明,在这些疾病的模型中,光遗传暴露可调节和增强运动轴突再生、完全感觉神经支配和加速神经肌肉功能的恢复,同时诱导运动神经元协调活动和神经重组的复杂模式因此,光遗传学方法在中枢神经系统的治疗干预方面具有巨大潜力,可实现对神经回路的精确控制,并有可能治疗神经系统疾病,特别是脊髓损伤、周围神经损伤和其他神经退行性疾病。
https://orcid.org/0000-0001-8784-3200 (Davletshin Eldar)
中枢神经系统(CNS)是体内信息整合的中枢,主要由神经元和神经胶质细胞组成。神经元和神经胶质细胞作为多种不同的神经细胞群,在中枢神经系统(CNS)发育、功能和疾病中发挥着重要作用。神经细胞的表达、结构和功能可能导致神经和神经退行性疾病的发生和发展。离子通道参与神经细胞的功能。钾离子(K+)是分布最广泛的一类离子,其功能主要通过细胞膜上的钾通道实现。钾通道的突变和功能障碍与神经系统和神经退行性疾病密切相关,包括癫痫、帕金森病(PD)、精神分裂症等。电压门控钙通道(CaV)是跨膜蛋白,通过膜电位去极化激活。钙通道的突变及其功能失调与多种疾病有关,包括许多脑部疾病。因此,针对这些相关的离子通道,对神经系统疾病的各种药物进行深入的探索,有望为这些疾病的治疗提供更多治疗方向。此综述详细介绍了不同神经细胞中的钾和钙离子通道的分子机制,以及钾和钙离子通道在这些神经元细胞中涉及的神经系统疾病,如PD、AD、抑郁症、癫痫、自闭症和罕见疾病等。相应地,针对这些相关的离子通道,对治疗神经系统疾病的各种药物进行了深入探索,该文带来的启示:离子通道是治疗神经系统疾病的有效靶点,但通过钾离子或钙离子(新型特异性离子通道调节剂)真正改善这些疾病的临床药物并不多,开发针对神经系统的新型特异性离子通道调节剂,或可有效提高该类疾病治愈率。
https://orcid.org/0000-0001-8728-2335 (Tingttng Chen); https://orcid.org/0009-0001-0057-6187 (Haiying Liang)
近年来淋巴系统被发现可在大脑中作为一种流体交换和运输系统。越来越多的证据表明,淋巴功能不仅在中枢神经系统疾病中受损,也在全身性疾病中受损,且全身性疾病会引发中枢神经系统的炎症反应,偶尔会导致中枢神经系统持续炎症和功能紊乱。此次综述总结了淋巴功能障碍与中枢神经系统炎症之间的关系;还讨论了一种假设,即最初与外周炎症相关的疾病会压垮肾上腺系统,从而引发中枢神经系统功能障碍、慢性神经炎症和神经变性。
https://orcid.org/0000-0003-0535-1865 (Changsheng Huang)
神经元的生长、延伸、分支以及神经网络的形成都受到细胞外基质的影响,而细胞外基质是一种由细胞分泌的蛋白质和多糖组成的复杂网络。细胞外基质除能为细胞提供物理支持外,还能提供重要的细胞机械刚度信息。在神经系统的发育过程中,细胞外基质刚度在引导神经元生长方面发挥着重要的作用,特别是在轴突延伸方面,这对神经网络的形成至关重要。在神经组织工程中,调控生物材料刚度是一种很有前途的策略,可为损伤的神经组织的修复和再生提供一个宽松的环境。最近已有研究对合成生物材料进行微调,以制造能够复制神经系统刚度分布的支架。此次综述阐明了细胞外基质刚度如何调节轴突生长和再生的分子机制,重点关注开发刚度可调生物材料模拟体内细胞外基质环境的进展,介绍其在神经修复和再生中的应用。对刚度可调生物材料的探索和优化,将极大地推动神经组织工程的发展。
https://orcid.org/0009-0003-0893-0018 (Juan Xing); https://orcid.org/0000-0002-1269-683X (Xianchao Pan)
脑卒中,包括缺血性脑卒中和出血性脑卒中,其有效治疗手段仍极为有限。大量研究表明,免疫机制是脑卒中后继发性脑损伤发展的关键因素,主要表现为细胞因子释放、血脑屏障破裂、神经细胞死亡,最终导致行为障碍。在实验性脑卒中模型中抑制炎症反应显示了令人鼓舞的效果。然而,脑卒中临床试验中的抗炎治疗则表明,长期免疫抑制未能显示出治疗效果。这可能是由于炎症在损伤和修复中的双重作用,以及脑卒中的复杂病理生理炎症过程,这表明在特定时间点抑制急性有害炎症反应或将表型从促炎症状态转换为修复状态是一个可能的新方向。因此,迫切需要彻底阐明详细的炎症过程,并确定调节脑卒中炎症的相关疗法。近年来,越来越多的研究提示,表观遗传学重编程在不改变DNA序列的情况下调节基因表达,因而能在调节脑卒中损伤炎症方面起到重要的作用。鉴于表观遗传学重编程的可诱导性和可药物性特征,表明其在未来脑卒中护理中的潜在临床应用。因此,此次综述梳理了脑卒中后的炎症反应过程和不同类型的表观遗传作用机制,并就表观遗传调控脑卒中后炎症状态的具体方式进行了阐述,主要关注NF-κB、JAK/STAT、MAPK和炎症小体激活等重要的信号通路调控机制,并进一步探索潜在靶点在预测和治疗脑卒中方面的潜力。通过调节不同时间点炎症诱导的损伤和修复的动态平衡,靶向炎症中的表观遗传调控可能是脑卒中治疗的一种有前景的策略。
https://orcid.org/0000-0002-4713-5418 (Zixiao Li); https://orcid.org/0000-0003-0359-5604 (Qian Li)
脑缺血后的再灌注会对脑组织的结构和功能造成损害,加重患者的病情,这种现象被称为脑缺血再灌注损伤。目前的研究已经阐明了Sirtuin蛋白家族(Sirtuins,SIRTs)在调节脑脑缺血再灌注损伤中的神经保护作用。然而,将其作为一种新的干预靶点来影响脑脑缺血再灌注损伤预后的潜力还需要进一步探索。鉴于此,文章概述了SIRTs的起源和研究进展,重点讨论了SIRTs参与影响脑缺血再灌注损伤的各种机制,包括炎症、氧化应激、血脑屏障损伤、细胞凋亡、热蛋白沉积和自噬。通过调节SIRTs的表达并影响核转录因子κB信号传导、单磷酸腺苷激活蛋白激酶(AMPK)和叉头盒O(FoxO)参与的氧化应激等代表性通路,探索与SIRTs相关的治疗途径,从而改善脑缺血再灌注损伤的预后。文章还总结了调节SIRTs表达的内源性物质(如RNA和激素)、药物、膳食补充剂和新兴疗法的潜力,并发现调节SIRTs在与其他风险因素相结合时也能减轻脑脑缺血再灌注损伤。虽然SIRTs有希望成为治疗脑脑缺血再灌注损伤的潜在靶点,但目前的研究大多基于啮齿类动物模型,这与人类的昼夜节律相反,可能会影响以SIRTs为靶点的药物疗法的疗效。总之,这篇综述为SIRTs在脑脑缺血再灌注损伤的病理和治疗中的作用提供了新的见解。
https://orcid.org/0000-0002-3473-8498 (Hua Yang)
慢性应激下的神经炎症是重度抑郁症的发病机制之一,它阻碍了良好的预后效果和抗抑郁反应。有证据表明,线粒体DNA从中枢神经系统应激诱导的功能障碍线粒体中释放到外周血循环后,可能成为一个稳固的炎症触发器,这显示了外周血线粒体DNA可作为重度抑郁症的神经炎症生物标志物的潜力。为此,该综述旨在阐明外周血线粒体DNA如何在重度抑郁症应激诱导的神经炎症中发挥作用,并深入探讨线粒体DNA作为疾病生物标志物的潜在能力。文章对重度抑郁症的神经炎症理论进行了回顾,并提供了强有力的证据解释了外周血线粒体DNA是如何被释放的,并成为构成重度抑郁症神经炎症途径的关键生物底物。线粒体DNA被释放到线粒体外后,可被外泌体携带并运送到中枢神经系统和外周血循环的细胞外空间,这些易于检测的外泌体使包裹的线粒体DNA相对稳定。由于目前的临床可直接检测外周血中的mtDNA,这使其具备生物标志物的潜力,并为临床诊断治疗重度抑郁障碍提供价值。这些特点揭示了外周血线粒体DNA作为创新的临床生物标记物和重度抑郁症分子治疗靶点在医疗实践中的潜力。此外,文章还强调了未来将外周血线粒体DNA与其他生物标志物组合以提高诊断精确度的临床应用价值。
https://orcid.org/0000-0003-4338-967X (Daihui Peng); https://orcid.org/0000-0003-0510-715X (Tifei Yuan);
https://orcid.org/0000-0001-7735-9255 (Yuan Li)
脊髓损伤是一种不可逆的中枢神经系统损伤,其特征是再生能力有限和继发性炎症损伤。CCL2/CCR2轴的表达在脊髓损伤前后存在显著差异。最近有研究认为,CCL2/CCR2轴与脊髓损伤后继发性炎症反应和免疫细胞募集密切相关,这表明CCL2/CCR2轴可能是脊髓损伤的一个新的治疗靶点和调节节点。此次综述总结了CCL2/CCR2轴与脊髓损伤再生修复机制,概括了脊髓损伤与CCL2/CCR2轴相关的上下游炎症相关信号通路,重点阐述了针对CCL2/CCR2通路的治疗策略与最新拮抗药物的研究进展和有关CCL2/CCR2轴作为新治疗靶点的调控方式以及靶向药物的开发,这将为未来脊髓损伤治疗提供了新的思路和治疗策略。
https://orcid.org/0000-0002-0420-8349 (Xuyi Chen); Zhongquan, Qi, https://orcid.org/0000-0002-7210-4955.
乳酸是中枢神经系统中的一种主要能量代谢产物,负责许多重要的大脑功能,包括充当能量来源、信号分子和表观遗传调节剂。此外,它还是表观遗传修饰和代谢重编程之间的桥梁。然而,这座 “桥梁 ”在星形胶质细胞中的确切机制和作用仍有待充分探索。文章综述了乳酸参与中枢神经系统星形胶质细胞代谢重编程的作用和具体机制。讨论了表观遗传修饰与代谢重编程之间的密切关系。还概述了针对中枢神经系统星形胶质细胞代谢重编程的治疗策略,为未来中枢神经系统疾病的研究提供参考。在神经系统中,乳酸是一种明星产物,发挥着不可或缺的作用。但它们在神经系统中作为代谢重编程与表观遗传学修饰的桥梁的作用机制有待深一步研究。而乳酸参与表观遗传学修饰是目前研究的热点,尤其是乳酸化修饰,乳酸是乳酸化修饰的重要决定因素,而乳酸又可间接调控其它多种表观遗传学修饰,如m6A修饰,乙酰化修饰,泛素化修饰及磷酸化修饰等,这些表观遗传学修饰与多种神经系统疾病息息相关。此外,探索乳酸临床相关应用与潜在治疗策略为将来神经系统疾病的治疗提供了新思路。
https://orcid.org/0000-0002-7592-9485 (Bin Ning)
神经机接口技术是一种开创性的方法,可修复先天性疾病、创伤和神经系统疾病等引起的神经功能障碍和残疾所带来的复杂挑战。神经机接口与脑和周围神经系统建立直接联系,以恢复受损的运动、感觉和认知功能,提高患者的生活质量。此次综述深入分析了各种神经机接口技术的发展历程和整合,包括靶向肌肉再神经支配、再生周围神经接口、靶向感觉再支配、脑机接口以及激动剂-拮抗剂肌神经接口。柔性电子技术和生物工程的最新发展促进了更具生物相容性和高分辨率电极的产生,这提高了神经机接口的性能和寿命。但是仍然存在信号干扰、纤维组织包封以及精确解剖定位和重建的需求等挑战。先进信号处理算法的集成,特别是人工智能和机器学习的算法,极大地提高了信号解码的准确性和实时性,使神经机接口更加直观和有效。神经机接口的临床应用广泛,从假肢运动恢复和感觉反馈到神经疾病的治疗和神经康复。该综述还重点关注了多学科合作在推进神经机接口技术方面的重要作用,结合生物医学工程、临床手术和神经工程,可开发出更复杂、更可靠的神经机接口。解决现有的局限性并探索新的技术前沿,可使神经机接口彻底改变神经假体和神经康复,为促进神经损伤患者活动能力、独立性和生活质量的提升。通过利用详细的解剖学知识和整合尖端的神经工程原理,研究人员可突破神经机接口可能的界限,创造出越来越复杂和持久的假肢装置,为神经损伤患者提供持久的帮助。
https://orcid.org/0000-0001-9016-2617 (GuanglinLi); https://orcid.org/0000-0003-1372-8677 (Lin Yang)
目前治疗癫痫的方法只能控制发病症状,而无法改变发病和抑制病情发展。因此,需要发现具有新的细胞和分子靶点及作用机制的药物。有研究表明,轴突导向分子可影响神经网络的结构和功能改变,不同的同轴导向分子变异与癫痫易感性之间具有相关性。为此,文章主要阐述了轴突导向分子在癫痫发病机制中的作用,包括轴突导向分子对癫痫各方面的影响,如神经元连接、脑网络和结构重塑之间的关系,以及神经炎症性发作活动。①轴突导向分子(如semaphorins和ephrins)在引导神经元轴突生长和突触连接的形成方面发挥着至关重要的作用,这些分子的表达或功能异常会导致神经元连接出现问题,并导致癫痫发作。②神经网络的重塑也是癫痫的一个主要特征,轴突导向分子参与神经回路的动态重组,影响突触的形成和消除,这些分子的失调会破坏神经元网络中兴奋和抑制之间的平衡,导致过度兴奋和癫痫易感性增加。③炎症信号可调节轴突导向分子的表达和功能,从而影响轴突生长、导向和突触可塑性,而神经炎症失调可加剧神经元功能障碍并导致癫痫发作。④文章通过阐明轴突导向分子在癫痫发病中的病理机制,为研究人员研究癫痫的治疗靶点提供了参考依据,为癫痫的治疗策略提供了新的视角。
https://orcid.org/0000-0001-7739-275X (Hao Huang)
下丘脑-垂体-肾上腺轴可调节糖皮质激素的分泌,以应对生活环境的挑战。在大脑中,核受体转录因子,即糖皮质激素受体,是下丘脑-垂体-肾上腺轴负反馈回路的重要组成部分,也在调节认知平衡和神经可塑性方面发挥着关键的作用。此外,糖皮质激素受体的基因组和非基因组作用有助于塑造认知神经过程,如激活谷氨酸神经传递、钙信号转导和激活脑源性神经营养因子介导的通路影响认知神经过程。中枢神经系统内的蛋白质相互作用会改变糖皮质激素受体的表达和活性,从而影响下丘脑-垂体-肾上腺轴和与压力相关的认知功能。适度水平的糖皮质激素可改善认知功能,而过高的糖皮质激素水平或长期暴露于糖皮质激素则可能会产生有害影响。阿尔茨海默病、衰老、抑郁、帕金森病、亨廷顿病、脑卒中和成瘾等与认知功能障碍有关的疾病,通常会出现下丘脑-垂体-肾上腺轴和糖皮质激素受体的失调。此次综述全面概述了糖皮质激素受体在下丘脑-垂体-肾上腺轴和认知活动中的功能及其在认知障碍中的参与,并提出适当的糖皮质激素受体信号有助于学习和记忆,而其失调则可导致认知障碍,从而为靶向糖皮质激素受体信号以克服认知障碍相关障碍提供线索。
https://orcid.org/0000-0002-5328-7768 (Xingxing Chen)
成熟的少突胶质细胞形成的髓鞘对中枢神经系统中轴突的绝缘和有效的信号传输至关重要。最近的证据挑战了成熟少突胶质细胞功能静态的传统观点,揭示了其各种动态功能,如调节神经元回路和为轴突提供代谢支持的能力。尽管人们认识到了成熟少突胶质细胞功能的潜在异质性,但却缺乏对成熟少突胶质细胞多样性的全面总结。我们深入研究了罗伯逊(Robertson)和德里奥-霍尔特加(de Río Hortega)在 20 世纪早期的研究,这些研究为现代识别成熟少突胶质细胞的区域和形态异质性奠定了基础。事实上,最近的形态学和功能学研究通过鉴定具有不同髓鞘化偏好的独特亚型,对长期以来假定的成熟少突胶质细胞功能的同质性提出了质疑。此外,利用单细胞/核 RNA 测序等技术进行的现代分子研究,不断揭示出人类中枢神经系统中至少有六种成熟少突胶质细胞亚群,这些亚群在转录组学上高度多样化,并随中枢神经系统区域的不同而变化。与年龄和疾病相关的成熟少突胶质细胞变异表明了多发性硬化症、阿尔茨海默病和精神疾病等病理条件的影响。尽管如此,在对成熟少突胶质细胞进行亚分类时仍需谨慎,因为从时间限制的研究中得出细胞特征的结论需要简化。利用空间转录组学和单细胞蛋白质组学等先进技术进行的未来研究有望对成熟少突胶质细胞的异质性有更细致的了解。通过这些研究途径,可以精确评估成熟少突胶质细胞的异质性,了解物种、性别、中枢神经系统区域、年龄和疾病等因素的影响,为开发针对不同中枢神经系统病理的治疗干预措施带来希望。
https://orcid.org/0000-0002-5148-0636 (Jack P. Antel); https://orcid.org/0009-0003-2916-1174 (Chao Weng)
一些研究证实远端缺血处理对脑卒中的神经保护作用,且大量动物研究表明远端缺血处理的神经保护作用可能与神经炎症、细胞免疫、细胞凋亡和自噬有关,但其确切的分子机制尚不清楚。此次综述总结了不同类型的远端缺血处理方法在动物和临床研究中的现状,对它们的神经保护作用机制以及信号通路进行了共性和差异性的分析。得出远端缺血处理由于操作简单、无创和安全以及易于患者耐受的特点,是改善脑卒中脑损伤的潜在治疗方法。不同远端缺血处理具有不同的干预模式、干预时间和应用范围。远端缺血处理还可能通过激活Notch1/PI3K/Akt信号通路改善脑灌注、抑制神经炎症、抑制细胞凋亡、激活自噬和促进神经再生而具有神经保护作用。虽然远端缺血处理已被证明有潜力改善脑卒中患者的预后,但尚未实现完全的临床转化。
脊髓性肌萎缩是一种破坏性的运动神经元疾病,其特征是存在严重的致命性肌无力,是2岁以下婴儿死亡的主要遗传病因。当前,生物标志物的研究已成为热点,不断有新的候选生物标志物被发现。此次综述首先总结了脊髓性肌萎缩临床常用的评估方法,同时简要概述了其各自的优缺点;随后深入讨论了脊髓性肌萎缩分子生物标志物的研究进展和临床意义。脊髓性肌萎缩的生物标志物可分为特异性生物标志物和非特异性标志物。这些生物标记物可为脊髓性肌萎缩发病机制、生物标志物对药物修正治疗的反应机制、生物标志物候选者的选择以及未来研究发展的新见解,同时这些生物标志物的成功利用可能为脊髓性肌萎缩患者实施基因靶向治疗提供帮助。
https://orcid.org/0009-0009-5983-6762 (Xiaodong Xing); https://orcid.org/0000-0002-5955-3326 (Yan Liu)
早期生活压力与自闭症、注意力缺陷/多动障碍、精神分裂症、抑郁症和帕金森病等神经系统疾病的高发病率相关,主要涉及多巴胺能系统的异常发育和损伤,给公共健康带来了巨大的问题。作为大脑的主要免疫细胞,小胶质细胞对调节神经元回路的发育和存活至关重要。从胚胎期到成年期,小胶质细胞表现出特定阶段的基因表达谱、转录组特征和功能表型,从而提高了对早期生活压力的易感性。此综述认为,早期生活压力会破坏小胶质细胞的功能表型,从而导致巴胺能系统紊乱。具体来说,小胶质细胞活动受损会减少神经营养支持(如胰岛素样生长因子1),从而损害巴胺能神经元,并通过缺陷吞噬和突触修剪阻碍巴胺能轴突生长。此外,小胶质细胞免疫反应迟钝会抑制纹状体巴胺能电路的发育,并削弱神经元的传导。另一方面,活化的小胶质细胞诱导的炎症和氧化应激可直接损伤巴胺能神经元,抑制多巴胺的合成、再摄取和受体活性。小胶质细胞吞噬功能的增强会抑制多巴胺轴突的延伸。小胶质细胞扰动的这些持久影响可能是由早期生活压力诱导的小胶质细胞表观遗传重编程直接驱动的。间接地,早期生活压力可能通过各种途径,如星形胶质细胞激活、下丘脑-垂体-肾上腺轴、肠道-大脑轴和母体免疫信号,进一步调节小胶质细胞的功能。最后,文章总结并讨论了针对小胶质细胞以恢复巴胺能系统的各种治疗策略和分子机制,包括经典的抗抑郁药和抗精神病药、抗生素和抗炎药以及中草药。结合药物干预和遗传策略的进一步研究对于阐明小胶质细胞表型和功能扰动在早期生活压力干扰的巴胺能系统中的因果关系至关重要。
https://orcid.org/0000-0002-4208-5634 (Qingyu Ma); https://orcid.org/0000-0002-5570-6233 (Jiaxu Chen)
癫痫是全球致残和致死的主要原因之一;然而,尽管有 20 多种抗癫痫药物可用,但仍有1/3以上的患者继续经历癫痫发作。由于迫切需要探索新的癫痫治疗策略,已经有一些新的癫痫治疗研究突显了操纵神经胶质增生、代谢紊乱和神经回路异常的潜力。星形胶质细胞作为中枢神经系统内数量最为庞大的非神经元细胞群体,扮演着维持神经元离子与能量代谢稳态、调节神经递质水平及突触可塑性等多重关键角色。为此,文章简要回顾了星形胶质细胞在维持中枢神经系统平衡中的重要作用。文章在以往研究的基础上,讨论了星形胶质细胞的功能障碍是如何通过兴奋性和抑制性神经元信号传导失衡、神经元微环境代谢平衡失调、神经炎症和异常神经回路的形成这4个方面导致癫痫的发生和发展情况。文章总结了以往5年来围绕调节星形胶质细胞作为癫痫治疗手段所开展的相关基础研究进展,并将这些研究提出的治疗目标分为4个方面:恢复兴奋-抑制平衡、重建代谢平衡、调节免疫和炎症平衡以及重建异常神经回路,与星形胶质细胞促发癫痫的病理生理机制相对应。此外,还需要考虑到将已确定的治疗靶点转化为临床治疗的潜在挑战和局限性,这些局限性源于人类与动物模型之间的种间差异,以及人类癫痫的复合合并症。在癫痫治疗和星形胶质细胞调控方面有一些值得探索的有价值的未来研究方向,如星形胶质细胞的基因治疗和成像策略。文章结果有助于为耐药性癫痫患者和其他与星形胶质细胞功能障碍相关的中枢神经系统疾病患者开辟新的治疗途径。
https://orcid.org/0000-0002-2236-4636 (Cong Wang); https://orcid.org/0000-0002-7006-4419 (Xunyi Wu);
https://orcid.org/0000-0001-7731-8031 (Cong Li)
神经调控技术可有效干预认知功能,在航空航天医学、生命科学和脑科学研究方面具有重要的科学和实用价值。该技术利用电刺激直接或间接针对特定脑区,调节神经活动,影响更广泛的脑网络,从而调节认知功能。关于认知功能调节的讨论包括感知能力、学习和记忆、注意力、空间认知能力和身体功能等方面。为了加强认知调节在普通人群中的应用,文章综述了Web of Science的相关文献内容,以评估有创和无创刺激方法在调节认知功能方面的进展和挑战。近期用于认知功能干预的神经调控技术,包括脑深部刺激、迷走神经刺激和使用微电极阵列的侵入性方法。非侵入性技术包括经颅磁刺激、经颅直流电刺激、经颅交流电刺激、经皮穴位电刺激和用于高深度目标激活的时间干扰刺激。侵入性刺激方法是研究神经系统疾病发病机制的理想方法,但会造成更大的创伤,而且对认知功能调节的研究较少。非侵入性方法,尤其是较新的经颅刺激技术,对普通人群的认知功能调节更温和、更有效,这些方法包括使用穴位的经皮穴位电刺激和激活深层目标的时间干扰法。未来建议将神经调控技术与神经检测技术相结合,以更好地评估认知功能干预效果,提高无创神经调控的准确性。开展闭环反馈神经调控方法的研究也是该技术未来的一个发展方向。
https://orcid.org/0000-0002-4502-3500 (Ying Wang); https://orcid.org/0000-0001-5997-7252 (Xinxia Cai);
https://orcid.org/0000-0002-5368-398X (Juntao Liu)