《Brain Stimulation》：Low Intensity Ultrasound-facilitated exosome delivery promotes hippocampal neurogenesis in Alzheimer’s disease
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本研究针对阿尔茨海默病（AD）治疗困境，探索低强度超声（LIUS）联合人脂肪间充质干细胞外泌体（hADSC-Exos）的协同疗法。通过APP/PS1小鼠模型验证，联合治疗可增强外泌体脑内递送，促进神经发生并改善认知功能，RNA-seq揭示Fos-Kcnj13轴可能介导疗效，为AD非侵入性治疗提供新策略。
随着全球人口老龄化加剧，阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease, AD）作为最常见的神经退行性疾病，患者数量预计到2050年将突破1.52亿，给家庭和社会带来沉重负担。AD的病理特征包括β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积形成的老年斑、Tau蛋白过度磷酸化导致的神经纤维缠结，以及持续的神经炎症反应。尽管数十年来针对Aβ和Tau蛋白的药物研发投入巨大，多数III期临床试验仍以失败告终，提示单一靶点策略可能不足以应对AD的复杂病理网络。近年来，神经再生疗法成为新的研究方向，尤其是基于干细胞及其分泌的外泌体（exosomes）的治疗策略，因其具有多靶点调控潜力而备受关注。然而，外泌体在体内的递送效率、脑内分布及长期安全性仍是临床转化的关键挑战。
在此背景下，复旦大学附属中山医院超声科团队在《Brain Stimulation》发表研究，创新性地将低强度超声（Low-Intensity Ultrasound, LIUS）与人脂肪间充质干细胞来源的外泌体（hADSC-Exos）结合，系统评估了该策略在AD模型中的治疗效果与机制。研究首次发现，LIUS可安全、有效地增强外泌体在神经元中的摄取，联合治疗能显著改善APP/PS1小鼠的空间学习记忆能力，促进海马神经发生（Adult Hippocampal Neurogenesis, AHN），并减少Aβ沉积和神经炎症。通过转录组测序，团队进一步锁定Fos与Kcnj13基因作为关键调控靶点，为AD的协同治疗提供了新的分子视角。
本研究主要采用以下关键技术方法：从人体脂肪组织分离培养hADSCs，通过超速离心法提取外泌体，并利用透射电镜、Western blot和纳米颗粒追踪分析进行表征；通过细胞实验（HT22细胞系）和动物实验（30周龄雌性APP/PS1转基因小鼠）评估LIUS（强度3–142 mW/cm2）对外泌体摄取的影响及生物学安全性；采用Morris水迷宫行为学测试评估认知功能，免疫组化/免疫荧光检测神经发生标志物（GFAP、SOX2、DCX、Ki67）及小胶质细胞活化（IBA1），硫黄素S染色分析Aβ沉积；通过RNA测序与生物信息学分析筛选差异表达基因及富集通路。
2.1. hADSC-Exos和LIUS改善APP/PS1小鼠空间学习记忆
水迷宫实验显示，经过2个月治疗，联合治疗组（COM）小鼠寻找隐藏平台的逃避潜伏期显著缩短（从45秒降至20秒），穿越原平台位置的次数接近正常对照组（NC），且游泳速度无组间差异，表明认知改善非运动功能影响所致。单独LIUS或外泌体治疗亦能缓解记忆障碍，但联合干预效果最优，提示二者具有协同作用。
2.2. hADSC-Exos与LIUS促进不同阶段的神经发生
2.2.1. 治疗组显著增加活化神经干细胞数量
免疫荧光显示，联合治疗可显著增加海马齿状回（Dentate Gyrus, DG）中GFAP+/SOX2+双阳性细胞数量（约为NC组的2.5倍），表明静息态神经干细胞被激活。LIUS与外泌体单用均能促进干细胞活化，但联合干预效果更显著。
2.2.2. hADSC-Exos治疗提高未成熟神经元存活
DCX（未成熟神经元标志）和Ki67（增殖细胞标志）染色发现，外泌体单独或联合治疗可显著增加DCX+细胞面积和Ki67+细胞数量，而单独LIUS对此阶段影响有限，说明外泌体在促进神经元分化和存活中起主导作用。
2.3. hADSC-Exos与LIUS治疗减少淀粉样斑块沉积
硫黄素S染色显示，LIUS单独或联合治疗能显著降低Aβ斑块面积和荧光强度，外泌体单用有下降趋势但未达统计学差异，表明LIUS在清除Aβ方面作用更为突出。
2.4. LIUS与hADSC-Exos调节小胶质细胞活化与神经炎症
IBA1染色发现，AD小鼠脑内小胶质细胞聚集在斑块周围且形态激活（胞体肥大、突起缩短），而联合治疗组IBA1+面积减小，细胞形态更接近静息态，提示治疗可抑制神经炎症并促进Aβ清除。
3.1. 联合治疗组海马mRNA表达最接近野生型小鼠
PCA分析显示，联合治疗组转录谱与正常组最近，与AD组差异最大。Venn图分析发现联合组有93个独有差异表达基因（DEGs），富集分析表明这些基因涉及突触可塑性、线粒体功能等通路。
3.2. Fos与Kcnj13是发挥治疗作用的关键mRNA
热图与qPCR验证显示，AD模型中Fos（即早基因）和Kcnj13（钾离子通道基因）表达显著升高，治疗后明显下调。JASPAR数据库预测Fos可结合Kcnj13启动子，提示二者可能存在转录调控关系，构成“Fos–Kcnj13”调控轴。
结论与讨论
本研究表明，LIUS可通过机械生物学效应（如调控Piezo1、TRP通道等）增强外泌体跨膜递送，联合治疗能多靶点改善AD病理：激活海马神经干细胞、促进神经元分化、清除Aβ斑块、调节小胶质细胞稳态。RNA-seq发现Kcnj13是新型超声敏感靶点，其与Fos的协同下调可能通过调节神经元兴奋性与钾离子平衡发挥治疗作用。该研究首次提出“LIUS-外泌体”协同疗法，并阐明其通过Fos–Kcnj13轴调控神经发生与炎症的机制，为AD的非侵入性治疗提供了理论依据和转化前景。未来需进一步验证Kcnj13在神经元中的具体功能及LIUS参数在大型动物中的优化可行性。
