学术前沿

中枢神经系统( central nervous system，CNS) 髓鞘形成涉及多种细胞、信号通路和细胞因子的调控。少突胶质细胞( oligodendrocyte，OL) 是CNS的髓鞘形成细胞，提供营养支持轴突和产生髓鞘包裹轴突; 少突胶质前体细胞(oligodendrocyte progenitor cell，OPC)，可增殖分化补充OL; 小胶质细胞可以释放炎症分子影响OL的发育和髓鞘修复，也可以吞噬髓鞘碎片; 星形胶质细胞释放多种因子调控OL的发育和髓鞘化。

经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation，TMS) 是一种安全精准的非侵入性大脑刺激技术。TMS利用置于头部表面的通电线圈，产生磁场作用于大脑皮质，通过改变神经元动作电位调节神经元兴奋性、增加细胞内钙水平和细胞因子的释放。自1985年英国学者Barker开创TMS，其在临床和动物课题中已经有了广泛的研究。每一种胶质细胞都能直接或间接地对磁刺激作出反应，它们很可能是TMS的细胞效应物。因此，TMS具有促进适应性髓鞘形成的潜力，并最终应用于脱髓鞘疾病的治疗。本文以TMS为切入点，对TMS与CNS胶质细胞相互作用共同促进髓鞘形成的相关研究作一阐述。

1、少突胶质前体细胞

OPC是由来自脑室下区的神经祖细胞(neural progenitor cell，NPC) 分化来的，TMS不仅可以促进OPC的增殖分化，也可以促进NPC的增殖分化。Liu等对大鼠海马中培养的NPCs进行10Hz重复经颅磁刺激( repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS) (每天960次刺激，强度1.75T，共3d) ，发现rTMS显著促进NPC的增殖分化。也有研究证明1d、3d、7d的rTMS(频率1Hz，每次25s，5次/d) 均可显著促进帕金森病小鼠侧脑室下区NPC增殖。石海杉等用1Hz、10Hz、11Hz的rTMS(每天刺激15min，刺激强度500Gs，1次/d，共14d) 干预缺血再灌注大鼠，发现3种rTMS均可促进大鼠海马区NPC的激活，其中10Hz的rTMS可以促进NPC增殖。

血小板衍生生长因子受体α(platelet-derived growth factor α，PDGFR-α) 作为OPC的标记蛋白，可以促进OPC的增殖和分化。Lee等分别使用0.5Hz和10Hz的TMS(每天20min，刺激强度1T，共3 d) 刺激小鼠神经母细胞瘤细胞，观察到10Hz的rTMS可以提高PDGFR-α表达和神经母细胞增殖。对成年小鼠施加10Hz间隙性Theta爆发式磁刺激(intermittent theta burst stimulation，iTBS) (每天600次刺激，刺激时间1min，1次/d，共28d) ，在初级运动皮质(M1) 、初级躯体感觉皮质(M2)和次级视觉皮质(V2)发现大量PDG FR-α阳性细胞。Akt通路可以促进OPC增殖分化，雷帕霉素( mammalian target of rapamycin，mTOR) 作为Akt的下游分子，可以促进OPC向OL分化。Yang等人证明10Hz的rTMS(每天1次，刺激强度1T，共14d) 可以提高微重力条件下大鼠运动皮质的p-Akt/mTOR蛋白表达，减轻步行能力下降、对侧肢体失衡等步态障碍。也有文献发现电针和0.5Hz rTMS(每天100次刺激，强度1.44T，共14d) 的联合使用可改善血管性痴呆大鼠海马区的p-Akt/mTOR蛋白表达。

2、少突胶质细胞

少突胶质细胞转录因子(oligoden-drocyte transcription factor，OLIG) 可以促进OL的增殖和分化。Dolgova等用40Hz的iTBS(每天20min，刺激2s，间隔8s，共5d) 刺激神经祖细胞培养基，观察到神经祖细胞大量表达OLIG1。有实验对成年小鼠进行10Hz的iTBS(每天600次刺激，刺激时间192s，1次/d，共28d) ，发现小鼠初级运动皮质和初级感觉皮质中OLIG2阳性细胞数量升高。髓鞘碱性蛋白(myelin basic protein，MBP) 是构成髓鞘支架的重要蛋白，可以反映OL的功能和髓鞘含量。10Hz的rTMS(刺激2s，间歇5s，总刺激量960个，强度3.5T，共10d) 刺激局灶性脑缺血大鼠，发现OLIG 1和MBP表达明显升高，且rTMS刺激后神经功能缺损评分降低，表明OLIG 1和MBP可能与rTMS刺激改善脑缺血损伤大鼠后神经功能损伤有关系。崔桂雪等用10Hz的rTMS(40%强度，总刺激量400个，共14d) 刺激阿尔兹海默症大鼠，发现海马MBP的数量和密度明显增加，且脑细胞萎缩情况和学习记忆能力明显改善。

脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)可以促进髓鞘形成，是调节OL分化的关键蛋白。有实验分别用20Hz的rTMS(120%强度，每天800次刺激，共10d) 和20Hz的iTBS(80%强度，每天800次刺激，共10d) 刺激缺血再灌注损伤大鼠，发现两种刺激均能上调梗死周围纹状体BDNF和p-TrkB表达，改善神经功能。细胞外信号调控蛋白激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase1/2，ERK1/2) 通过细胞内信号级联转导细胞外信号，调控OL增殖、分化和存活的相关基因。40Hz的低场强磁刺激(每天20min，刺激2s，间隔8s，共5d) 干预胶质祖细胞培养基，观察到TGF-β-ERK1/2通路蛋白表达升高，未成熟OL标记物O4的细胞比例增加。Feng等证明15Hz的rTMS(100%强度，每天1000次刺激，共21d)干预抑郁症大鼠，可以逆转抑郁症引起的海马区BDNF和p-ERK1/2表达下降，而且在停用rTMS刺激14d后，其治疗效果依然存在。mTOR也参与OL的mRNA翻译，mTOR缺失会导致CNS中成熟OL的数量减少，髓鞘相关蛋白的表达出现异常。使用1Hz和5Hz的rTMS(两种刺激均为每天900次刺激，强度0.5T，共10d)干预血管性痴呆大鼠，发现两种刺激上调海马CA₁区mTOR蛋白和mTOR下游分子eIF-4E的表达，表明rTMS通过mTOR-eIF-4E途径减少神经元死亡，逆转血管性痴呆大鼠的学习记忆障碍。Akt是mTOR通路的上游因子，对OL的增殖分化有重要作用。有实验使用40Hz的iTBS(每天20min，刺激2s，间隔8s，共5d) 刺激体外神经祖细胞，观察到祖细胞中Akt的表达增加，而且大量祖细胞分化为表达OLIG1的OL。

OL为了维持髓鞘和轴突的营养支持，需要长期暴露在高代谢周转的细胞毒性副产物中，但是OL的抗氧化水平较差，所以容易受到氧化应激的影响，引起DNA损伤。Hui等用rTMS（每天刺激3组，每组20个序列，序列间隔1s，每组间隔1min，共14d）刺激缺血性卒中大鼠，观察到梗死脑组织丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量降低，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性增加，神经功能缺损减少。Medina-Fernandez等用60Hz的TMS（每天刺激2h，每周5次，强度0.7mT，共21d）刺激实验性自身免疫性脑脊髓炎大鼠，发现大脑中脂质过氧化和氧化蛋白产物的表达显著降低，谷胱甘肽（gutathione，GSH）的表达升高。如上结果表明rTMS可通过提高动物的抗氧化能力，减少OL损害并促进髓鞘生成。

小胶质细胞激活后极化为MI和M2两种表型，促炎表型的M1小胶质细胞分泌促炎细胞因子引起邻近OL和髓鞘的损伤，抗炎表型的M2小胶质细胞分泌抗炎细胞因子保护OL免受神经炎症损伤。有文献发现10Hz的rTMS（每天1200次刺激，每列20次脉冲，间隔10s，强度1.26T，共28d）刺激缺血性卒中大鼠，激活的小胶质细胞向抗炎表型极化，肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-Aβ）的表达下降，Ⅱ-4和IL-10的表达升高。Zuo等用15Hz的rTMS（每天1000 次刺激，强度1.76T，共28d）刺激抑郁症小鼠，观察到海马和前额叶皮质小胶质细胞的激活被抑制，小胶质细胞从M1表型向M2表型的极化转变加快，促炎因子Ⅱ-6、IL-β和TNF-α的高表达也被抑制。

M1型小胶质细胞分泌促炎分子构建组织损伤后的炎症微环境，引起脱髓鞘和OL损伤。Yang等用30~40Hz的深层rTMS（每个刺激持续2s，间隔8s，每天2min，共14d）刺激脱髓鞘模型小鼠，发现脑组织中M1小胶质细胞数量减少，IL-β和IL-6表达下降，胼胝体和尾状核的OL丢失情况减少，海马CA₃；区和额叶皮质的MBP丢失减少。结果表明rTMS可能通过抑制M1小胶质细胞减少OL和髓鞘的损伤。M2型小胶质细胞释放多种神经营养因子，如转化生长因子β（transfoming growth factor-β，TGF-B）。Dolgova对神经胶质祖细胞实施40Hz低场强磁刺激（每天20min，刺激2s，间隔8s，共5d），发现24h后培养液中TGF-β1的表达瞬时升高，表达晚期OPC标记物的O4细胞数量明显增加。

组织损伤后，经典激活的反应性星形胶质细胞（A1表型）释放促炎介质放大组织损伤程度，交替激活的星形胶质细胞（A2表型）释放神经营养因子调控OPC和OL的增殖分化，促进髓鞘修复。有实验证明10Hz的rTMS（每天10min，强度0.57T，共7d）刺激缺血性损伤大鼠，促炎因子IIL-Aβ和TNF-α的表达下降，抗炎因子Ⅱ-10的表达上升，A1星形胶质细胞的激活被抑制。Zong等对缺血性损伤大鼠施加50Hz的连续性Theta爆发式磁刺激（contimuous theta burst stimulation，cTBS）（每天5min，强度200G，共5d），观察到梗死周围区域抗炎因子的表达升高，星形胶质细胞从A1到A2的表型转换加快。

过度激活的A1星形胶质细胞可产生细胞因子抑制受损组织的修复。γ干扰素（interferon-γ，IFN-γ）可引起免疫性脑脊髓炎小鼠的低髓鞘和脑组织破坏。注射人间充质干细胞和10Hz的rTMS（每天20min，强度1T，共28d）联合治疗帕金森症大鼠，观察到脑组织中IFN-γ和TNF-α的表达下降，抗炎因子Ⅱ-10表达上升。星形胶质细胞也可以释放TNF-α诱导OPC的死亡。Hong等分别使用1、5、10Hz的rTMS（每天10min，强度0.57T，每天1200次刺激，共2d）刺激氧糖剥夺损伤的星形胶质细胞，观察到10Hz的rTMS可以抑制TNF-α和IL-β的高表达，影响星形胶质细胞的极化。A2星形胶质细胞可分泌BNDF和血管内皮生长因子（vascu-lar endothelial growth factor，VEGF）促进少突胶质谱系细胞的分化和存活，减少损伤后的髓鞘破坏。Zong等对脑卒中大鼠实施50Hz的cTBS（每天5min，强度200G，共5d），观察到A2星形胶质细胞释放大量的PDGFR、VEGF和TGFβ，受损血管附近的Al星形胶质细胞向A2极化。

综上，从CNS胶质细胞的角度可以更深刻地观察到TMS影响髓鞘形成和再生，而且TMS的许多有益作用是神经胶质细胞二次激活的结果（见图1）。

但仍有几点有待完善∶

（1）TMS的刺激参数多样，如刺激时间，有5d、14d、28d等不同时长的TMS刺激参数。目前关于髓鞘形成的研究，多选择较长的7d和14d。若在同一实验中，短期刺激和长期刺激是否会有不同的结果还要进一步探讨，需研究TMS针对不同特性的胶质细胞如何做出相应的调整。

（2）OL是CNS髓鞘生成和修复的关键细胞，但成年后在胼胝体中出生的OL只有41%能够长期存活，躯体感觉皮质中只有22%的OL可以分化为生成髓鞘的成熟OL。这些数据表明CNS的髓鞘化是一个低效且漫长的过程，需制定有效的TMS治疗方案促进OL的增殖、分化和存活。

（3）小胶质细胞和星形胶质细胞均对髓鞘生成和修复有双重作用。我们可以通过TMS促进小胶质细胞向M2型极化、星形胶质细胞向A2型极化，促进少突胶质谱系细胞的再生和髓鞘修复。但是M2小胶质细胞和A2形胶质细胞与少突胶质谱系细胞的具体相互作用如何、激活M2小胶质细胞和A2形胶质细胞的最佳TMS方案如何、M2小胶质细胞和A2形胶质细胞的数量是否越多越好都需要进一步研究。未来还需更多数量、从细胞和分子水平、更与临床贴合的动物实验探讨TMS与髓鞘形成和再生的潜在机制，为临床应用提供理论基础。