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)
淋巴脉管系统形成的网络在液体稳态、代谢物清除和免疫监视中发挥作用。既往,大脑作为中枢神经系统的组成部分,由于缺乏淋巴管,被认为是具有免疫豁免的器官。近年来,科学家全面解析了脑膜中的淋巴管的结构和功能时,给这一领域带来了巨大的进步。淋巴引流系统成为了神经系统疾病的关键调节者。脑膜淋巴管具有独特的特征,它有助于阐明控制体液、免疫细胞和大分子从中枢神经系统进出的机制。文章从脑和脊髓的淋巴引流系统,包括胶质淋巴系统、脑膜淋巴管和颈淋巴结的解剖和功能特征出发,总结了中枢神经流体动力学,免疫功能的最新进展。并基于此探讨了靶向淋巴系统在神经退行性疾病、神经炎症疾病、脑损伤、脊髓损伤、脑血管病变、脑肿瘤等中的作用。目前的研究已经揭示了淋巴系统与神经疾病之间的密切关系,有证据支持靶向淋巴系统可为损伤后修复提供新的策略。通过血管内皮生长因子C递送增强淋巴功能在增强神经毒性物质清除和治疗神经退行性疾病方面显示出较好的效果。这种干预主要对淋巴功能缺陷的老年或及疾病状态小鼠有效,而在自身免疫性疾病或脑缺血中,淋巴通路的阻断反过来可以减轻炎症。
https://orcid.org/0000-0002-9618-4734 (Yong Cao)
目前已有研究证实,一氧化氮/环鸟苷3’,5’-单磷酸(cGMP)信号通路在疼痛传递和加工过程中起中介作用,为此,文章就一氧化氮/cGMP信号通路在神经性疼痛、骨癌性疼痛、炎性疼痛和吗啡耐受等慢性疼痛中的作用机制进行综述。①细胞中一氧化氮/cGMP信号通路的主要过程是一氧化氮激活可溶性鸟苷酸环化酶,从而导致后续cGMP的产生,随后cGMP激活cGMP依赖的蛋白激酶,导致多个靶点的激活,如ATP敏感的K+通道的打开。②现有研究证据表明,脊髓一氧化氮/cGMP信号的激活不仅诱导下游分子上调,还诱导反应性星形胶质细胞增生和小胶质细胞极化参与慢性疼痛过程。③在背根神经节神经元中,利钠肽与颗粒鸟苷环化酶结合产生并进一步激活cGMP/蛋白激酶通路也参与了慢性疼痛的发生发展。④在各种疼痛模型中,多个受体上调参与一氧化氮/cGMP信号通路的激活;一氧化氮/cGMP信号通路可诱导下游效应物的表达,在炎症性疼痛中发挥镇痛和镇痛作用。⑤上述研究结果表明,一氧化氮/cGMP信号通路的激活在慢性疼痛的发生发展中起着不可替代的作用,这一具有双重作用的信号通路是探索慢性疼痛有趣且有前景的治疗靶点。
https://orcid.org/0000-0001-6556-6628 (Wei Mei); https://orcid.org/0000-0001-6917-4808 (Ya-Qun Zhou)
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最终会导致不可逆的神经功能障碍,其中小胶质细胞所引起的炎症反应失调在早期神经炎症中发挥了不容忽视的作用。间充质干细胞(MSCs)由于其方便获取、来源广、数量多、免疫原性低且不受伦理限制等诸多优势,逐渐成为近年来神经领域研究的热点。而随着研究的深入,人们发现MSCs进入体内后主要是通过分泌外泌体(Exos)来发挥调节作用。间充质干细胞来源的外泌体(MSC-Exos)可透过血脑屏障,并将MSCs的活性成分(如蛋白、核酸等)输送至中枢神经系统损伤区域,发挥治疗作用。同时,Exos可最大程度的规避机体发生的免疫排斥反应,减少引发感染、脑血栓等多种疾病的风险。文章通过对急性中枢神经系统损伤时小胶质细胞表型转化进行总结,发现神经保护性小胶质细胞在促进神经损伤修复和减轻神经炎症方面有突出作用;同时,文章还总结了与MSC-Exos调节小胶质细胞表型转换相关的多种细胞、动物实验及临床试验,并归纳了其可能的作用机制。另外,文章提出MSC-Exos作为中枢神经系统的药物治疗策略,在未来有广阔的应用前景。
https://orcid.org/0000-0002-5269-9082 (Hong-Jun Kang)
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)
成年后中枢神经系统(CNS)中受损的神经元无法再生是神经科学的一个重大挑战。星形胶质细胞是中枢神经系统的重要组成部分,参与许多生理过程,包括血脑屏障的形成、轴突生长调节、神经元支持和更高的认知功能,如记忆。最近的重编程研究证实,成年中枢神经系统中的星形胶质细胞可以转化为功能性神经元。在体外工作的基础上,许多体内实验研究已经证明星形胶质细胞可以在不同的疾病模型中转化为神经元,以取代受损或丢失的细胞。然而,这一领域的许多发现仍有争议,如最关键的新生神经元的精确来源。文章总结了在脊髓损伤、脑损伤、亨廷顿病、帕金森病、阿尔茨海默病和其他神经退行性疾病的动物模型中,将星形胶质细胞重新编程为神经元的研究进展。
https://orcid.org/0000-0003-2663-5971 (Jian-Jun Li)
中枢神经系统创伤包括创伤性脑损伤和创伤性脊髓损伤,通常伴随着组织炎症和免疫细胞的浸润,同时影响到神经干细胞的自我更新和分化。在没有外部干预的情况下,内源性神经干细胞很难促进中枢神经系统损伤恢复。最近,驻留/外周免疫细胞已被证明对神经干细胞有巨大的影响。因此,通过神经干细胞的免疫干预来促进中枢神经系统的创伤恢复是一种潜在的治疗方法。此综述讨论了免疫细胞对神经干细胞自我更新和分化的作用和可能的机制,以及基于免疫干预中枢神经系统损伤的预后。阐明这些问题将有助于神经干细胞在治疗中枢神经系统损伤中的成功应用。
https://orcid.org/0000-0002-7720-3012 (Lin-Lin Wang)
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)