完全脊髓損傷（SCI）成人的橫切軸突不能再生，不同的分子可以部分促進(jìn)或減弱軸突在發(fā)育過(guò)程中或損傷后的生長(cháng)，但想有效逆轉這種再生是很難實(shí)現的。近日，加州大學(xué)洛杉磯分校、哈佛大學(xué)和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院找到了一種三管齊下的治療方法，它可以刺激軸突在嚙齒動(dòng)物脊髓損傷后再生，這一發(fā)現有望恢復脊髓損傷患者的軸突連接。
8月29日，《Nature》雜志網(wǎng)絡(luò )版上發(fā)表了這項以“Required growth facilitators propel axon regeneration across complete spinal cord injury”為題的研究。
三管齊下
該研究的主要作者、加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）大衛格芬醫學(xué)院(David Geffen School of Medicine)的神經(jīng)生物學(xué)教授Michael Sofroniew表示:“我們的想法是通過(guò)三種截然不同的治療方法，來(lái)驗證這種組合能否可以刺激斷開(kāi)的軸突在受損的脊髓中重新生長(cháng)。”
之前的研究分別對這三種療法進(jìn)行了測試，但從未同時(shí)進(jìn)行。而事實(shí)證明，這種結合才是關(guān)鍵所在。
當人們脊髓損傷時(shí)，它會(huì )損傷軸突，并阻止大腦向損傷部位以下的神經(jīng)元發(fā)送信號。這會(huì )導致癱瘓和其他神經(jīng)功能的喪失，如膀胱控制和手部力量等。UCLA的方法可以為解決這個(gè)問(wèn)題提供第一步。
根據Sofroniew的說(shuō)法，幾十年的研究表明，我們的神經(jīng)纖維需要三個(gè)步驟才能生長(cháng)：第一，基因編程來(lái)開(kāi)啟軸突的生長(cháng)；第二，纖維的分子路徑可以捕獲并生長(cháng)；第三，蛋白質(zhì)引誘軸突向特定方向生長(cháng)。
當人類(lèi)在子宮中發(fā)育時(shí)，這三個(gè)步驟都是活躍的。出生后，這些過(guò)程就停止了，但是控制生長(cháng)程序的基因仍然在我們體內“沉睡”。Sofroniew的目標是喚醒這些基因，然后用三管齊下的方法重新啟動(dòng)整個(gè)過(guò)程。
結果喜人
首先，研究人員通過(guò)注射包裝在無(wú)害病毒中的治療方法重新激活了小鼠脊髓中的神經(jīng)細胞，這種治療方法最初是在哈佛大學(xué)(Harvard)神經(jīng)科學(xué)家何志剛(Zhigang He)的實(shí)驗室中研發(fā)出來(lái)的。
兩周后，加州大學(xué)洛杉磯分校的研究小組對這些動(dòng)物進(jìn)行了**，并切斷了它們脊髓下部的軸突。只有嚙齒類(lèi)動(dòng)物的后腿受到影響，它們仍然能夠活動(dòng)和進(jìn)食。
受傷兩天后，研究小組對病灶進(jìn)行了第二次治療，以創(chuàng )造出軸突更傾向于生長(cháng)的新路徑。最后，研究人員釋放了第三組被稱(chēng)為化學(xué)引誘劑的分子。軸突嗅出了這些化學(xué)物質(zhì)，這提供了一個(gè)目標——在這種情況下，脊髓組織殘留在傷疤的另一側。
當Sofroniew和他的同事檢查接受了三部分治療的老鼠的組織時(shí)，他們非常高興。
“不僅軸突在疤痕組織中生長(cháng)得很健壯，” Sofroniew說(shuō)，“而且許多纖維已經(jīng)滲透到病灶另一側剩余的脊髓組織中，并與那里的神經(jīng)元建立了新的連接。”
未接受聯(lián)合治療的動(dòng)物在損傷部位無(wú)軸突再生。
為了驗證這一發(fā)現的可重復性，研究小組在加州大學(xué)洛杉磯分校的小鼠身上和瑞士神經(jīng)科學(xué)家Gregoire Courtine實(shí)驗室的大鼠身上重復了多次實(shí)驗，得到了同樣的結果。
當他們驗證新再生的軸突能否在活的動(dòng)物身上進(jìn)行電活動(dòng)時(shí)，他們又得到了另一個(gè)驚喜。
Sofroniew說(shuō):“當我們在損傷部位上方用低電流刺激動(dòng)物的脊髓時(shí)，再生的軸突在損傷部位以下傳導了20%的正常電活動(dòng)。相比之下，未接受治療的動(dòng)物沒(méi)有表現出任何癥狀。”
需要訓練
盡管這一發(fā)現表明新形成的連接可以在再損傷中傳遞信號，但嚙齒類(lèi)動(dòng)物的移動(dòng)能力并沒(méi)有提高。對于Sofroniew來(lái)說(shuō)，這一結果并不意外。
Sofroniew說(shuō):“我們希望這些再生的軸突就像在發(fā)育過(guò)程中新生長(cháng)的軸突一樣活動(dòng)，它們不會(huì )立即支持協(xié)同功能。就像新生兒必須學(xué)會(huì )走路一樣，損傷后再生的軸突在恢復功能之前需要訓練和練習。”
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