除神经元外,小胶质细胞是能在大脑发育和神经回路的功能连接中发挥着重要作用主要细胞类型。研究表明,小胶质细胞对周围的环境起着动态监视的功能。一旦大脑改变其功能状态,小胶质细胞就会被募集到特定部位,继而发挥免疫功能,如释放细胞因子和吞噬细胞碎片。小胶质细胞在神经元、神经干细胞、内皮细胞、少突胶质细胞或星形胶质细胞之间的串扰可参与后者在突触修剪、神经发生、血管化、髓鞘形成和血脑屏障通透性方面的作用。此次综述主要关注神经元来源的“找我”、“吃我”和“别吃我”信号,以及这些信号驱动小胶质细胞对大脑发育过程中神经元变化做出的响应及应答,进而影响突触修剪过程。总之, 此次综述通过揭示神经元-小胶质细胞相互作用在突触修剪中的分子机制,为小胶质细胞在发育到疾病的突触修剪功能提供新的思路,同时为药物靶点发现和开发针对突触功能障碍的神经系统疾病治疗提供重要线索。
https://orcid.org/0000-0002-4446-7222 (Qifei Cong)
CD36属于B类清道夫受体家族,是一种高度糖基化的跨膜糖蛋白,能够调节代谢性疾病的进展。值得注意的是,最近有研究表明,CD36在神经系统多种细胞中广泛表达,如内皮细胞、周细胞、星形胶质细胞和小胶质细胞。CD36可介导多种调节过程,如内皮功能障碍、氧化应激、线粒体功能障碍和炎症反应,而这些都与脑卒中、阿尔茨海默病、帕金森病和脊髓损伤等中枢神经系统疾病有关。以拮抗剂抑制CD36表达或防止CD36与其配体结合,可实现对CD36介导的通路及功能的抑制。此次综述总结了CD36拮抗剂丹酚酸B、丹参酮IIA、姜黄素、磺基琥珀酰亚胺油酸酯以及抗氧化剂和小分子化合物的作用机制,还预测了CD36和拮抗剂之间结合位点结构。这将为探索更有效且更安全的用于治疗中枢神经系统疾病的CD36拮抗剂提供了帮助。
https://orcid.org/0000-0001-8598-0922 (Songlin Zhou); https://orcid.org/0000-0003-3042-4413 (Jian Zhao)
有证据表明,炎症和抑郁之间存在双向关系。由于NLRP3炎症小体的激活与多种神经系统疾病的发病机制密切相关,且在重度抑郁患者中,NLRP3炎症小体显著高表达。因此,了解NLRP3炎症小体介导的神经炎症在抑郁发病机制中的作用将有利于探索未来的治疗策略。此次综述旨在阐明抑郁中导致NLRP3炎症小体激活的机制,并深入了解针对NLRP3炎性小体的治疗策略。此外,文章还概括了针对NLRP3炎症小体的各种治疗策略,包括NLRP3炎性通路抑制剂、天然化合物和其他化合物以及非药物疗法。这些方法在抑郁治疗方面取得了显著效果。最后总结了有关抑郁临床试验中NLRP3炎症小体抑制剂的应用。虽然目前关于NLRP3炎症小体抑制剂在抑郁治疗的临床试验还很少,但该领域的研究已经引起了广泛关注,这为抑郁治疗带来了新希望。因此有必要确定这些方法治疗抑郁的有效性和安全性,这将为临床抑郁治疗开辟新的道路。
https://orcid.org/0009-0008-8311-4527 (Xiaorong Chen); https://orcid.org/0000-0002-3283-4275 (Guobin Liu); https://orcid.org/0000-0001-7060-1459 (Qiuqin Han)
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)
成体神经干细胞在神经发生中发挥着重要作用,使神经再生成为治疗许多神经系统疾病的有前途领域。神经干细胞的再生能力主要归功于稳定细胞,这意味着神经干细胞至少有两种状态:静息态到激活态;前者可称为静息态神经干细胞,它具有更稳定的特征,以保证干细胞池的数量和质量的稳定。激活态神经干细胞可以通过快速增殖和分化产生神经元,整合到神经环路中。文章重点讨论了静息态神经干细胞和激活态神经干细胞在营养代谢和蛋白质平衡方面的差异。同时,阐明了这些差异的生理意义和潜在优势。由于成体神经干细胞的研究数量有限,文章对胚胎神经干细胞或非哺乳动物神经干细胞与神经发生相关的作用机制进行了阐释。
https://orcid.org/0000-0001-6983-8547 (Xiaoxing Xiong)
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)
https://orcid.org/0000-0002-8011-087X (Domiziana Rinaldi)
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)
https://orcid.org/0000-0002-3885-543X (Renjie Chai);
https://orcid.org/0000-0002-1355-1093 (Jingwu Sun);
https://orcid.org/0000-0003-3558-0263 (Yafeng Yu);
https://orcid.org/0000-0003-1874-908X (Yu Zhao)
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)
星形胶质细胞拥有多种电压和配体依赖性离子通道,例如半通道,bestrophin-1通道和体积调节阴离子通道。此外,许多不同类型的神经递质受体和转运蛋白(谷氨酸转运蛋白1、谷氨酸天冬氨酸转运蛋白和GABA转运体)在星形胶质细胞的表面膜上表达。全身麻醉剂可以通过以上多种离子通道和递质受体靶向星形胶质细胞,参与镇静、镇痛和遗忘作用,同时可介导全身麻醉诱导的神经毒性和术后认知功能障碍。目前,关注全身麻醉剂对星形胶质细胞影响的研究较少,全身麻醉剂通过星形胶质细胞与神经元相互作用的机制也尚未得到充分解释。这篇综述重点讨论了全身麻醉剂如何对星形胶质细胞产生作用及诱发的药物不良反应和神经毒性,归纳和总结了多种全身麻醉药物对星形胶质细胞的可能作用机制和如何通过星形胶质细胞作用于神经元,并探讨了神经元与星形胶质细胞之间的相互作用,阐述了全身麻醉剂对星形胶质细胞作用机制研究的最新进展。此文有助于更好地理解全身麻醉剂如何通过星形胶质细胞作用于神经元及其对神经系统的影响,并希望据此制定针对星形胶质细胞的干预措施,以减少麻醉剂诱发的神经毒性。
https://orcid.org/0000-0002-2949-9066 (Zhiyong Hu); https://orcid.org/0009-0004-2145-0796 (Jianhang Leng)
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)
星形胶质细胞是中枢神经系统中最丰富的神经胶质细胞,可参与维持大脑结构和调节神经系统功能的重要生物过程。外泌体是细胞来源的细胞外囊泡,含有从细胞分泌的各种生物活性分子,如蛋白、多肽、核苷酸和脂质。越来越多的证据表明,外泌体在神经系统中构成了一个通信网络,而星形胶质细胞来源的外泌体在此网络中发挥着重要的作用。此次综述总结了靶向星形胶质细胞的外泌体,以及星形胶质细胞来源的靶向其他类型细胞的外泌体的作用,并对基于外泌体的通信网络的潜在研究方向进行展望。这项综述得出以星形胶质细胞为重点的基于外泌体的细胞间通信对大脑不同条件下的生物学或病理过程具有重要意义。
https://orcid.org/0000-0003-3937-407X (Xiaoxi Zhang); https://orcid.org/0000-0002-6154-3602 (Pengfei Yang)
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.