阿尔茨海默症（Alzheimer’s Disease,AD）是造成老年人残疾和死亡的主要原因之一,给社会家庭和患者本人带来较大的心理、生理、经济负担。预计到2050年,全球AD患者将达到1.5亿以上。然而,AD仍然是一种“无药可治”的疾病,已批准上市的药物不但数量很少,而且只能改善患者症状,并不能根治疾病,不能逆转疾病的病理变化。近年来,研究表明间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells,MSCs）具有免疫豁免属性,并有一定的抗炎、免疫调节、促修复作用,为AD治疗带来新希望。但是,MSCs来源广泛,其对AD的治疗机理尚不完全清楚,尤其是不同组织来源的MSCs是否拥有不同的治疗机制仍有待探索。因此,本课题选取两种不同来源MSCs,并在三种AD小鼠模型中开展实验,通过行为学、器官、组织、细胞、亚细胞和分子水平研究,综合探索MSCs对AD的治疗作用和可能机制。第一步,采用流式细胞仪分析培养扩增的细胞是否表达间充质干细胞特异表面标志物,接着通过试剂盒检测细胞的三系分化能力。结果表明,研究选用的细胞均可表达间充质干细胞表面标记物并且具有成脂成骨成软骨分化的能力。第二步,研究团队自主合成响应双光子激发的双卟啉染料,该染料可以体外标记MSCs,采用活体成像方式动态观测,研究注射进入体内的MSCs的迁移和分布。结果表明,将标记的MSCs通过尾静脉输注的方式注入AD模型小鼠体内,发现在注射1小时后便可迁移到小鼠头部,肝、脾等组织器官也有分布。第三步,将人脱落乳牙牙髓间充质干细胞（Stem cells from human exfoliated deciduous teeth,SHED）注入快速衰老 AD 小鼠（Senescence-accelerated mouse/prone8,SAMP8）体内,研究 SHED 是否可以提高AD小鼠的认知功能及其作用机制。实验结果发现,在行为学上SHED可以显著提高认知功能;病理指标方面可观测到淀粉样蛋白（Aβ）沉积、神经元数目减少和神经炎症等都有显著改善;分子表达方面发现海马区的蛋白组学结果显示部分线粒体通路蛋白表达变化显著,包括Mic13、Mif以及Hook3;亚细胞结构方面发现线粒体的数量、形态和功能都有显著变化,同时通过体外细胞实验验证了 SHED改善AD模型细胞的线粒体功能。该部分首次探索了 SHED能显著缓解SAMP8小鼠的AD相关病状,并从体内外提供SHED改善AD模型中线粒体形态及功能障碍,有力地支持了 AD发病机理的线粒体级联假说,为AD的治疗提供新的思路。第四步,选取12月龄的自然衰老AD小鼠模型做更深入验证。结果表明,连续注射6个月SHED,不但可以显著提高老年小鼠的握力和平衡力,改善衰老相关生理指标,还可以延长注射组生存期。通过进一步的肝脏蛋白组学分析,发现SHED注射可以显著增加核糖体合成相关蛋白如核糖体60S组件蛋白Rplp0及显著升高线粒体ATP合成相关蛋白Atp5o等。从代谢角度提供SHED可能通过调控线粒体及核糖体相关蛋白水平延缓衰老。第五步,引入第三种AD模型小鼠B6-Tg（PrP-happ/hps1）（简称APP/PS1）进行研究,发现SHED可以很好的改善APP/PS1小鼠的认知和Aβ沉积。考虑到目前国内外申请临床试验使用最多的MSCs是人脐带间充质干细胞HUC-MSCs（human umbilical cord marrow mesenchymal stem cell）,也进一步选择了 HUC-MSCs做为对照,发现HUC-MSCs也能较好的改善APP/PS1小鼠的认知和Aβ沉积。利用蛋白组学分析发现,SHED和HUC-MSCs都可显著提高小鼠海马区核糖体组件蛋白Rplp0的表达量,并增加转录翻译相关通路蛋白表达水平。值得注意的是,HUC-MSCs注射后,除了影响脑区核糖体相关蛋白外,还引起部分线粒体ATP调控功能蛋白如Atp5β显著增高。综上所述,MSCs细胞治疗可以提高多种模型小鼠的认知功能、改善脑部病理水平、缓解炎症状态。该治疗机制可能是通过改善和调控线粒体及核糖体功能得以实现,为进一步深入研究MSCs治疗AD提供了实验证据。