當(dāng)人們遭受脊髓損傷時，這會損害軸突并阻止大腦向損傷部位下方的神經(jīng)元發(fā)送信號，從而導(dǎo)致癱瘓和其他神經(jīng)功能（如如膀胱控制和手部力量）的喪失。軸突是連接我們的神經(jīng)元并使得它們能夠通信的微小神經(jīng)纖維。

在一項新的研究中，來自美國加州大學(xué)洛杉磯分校、哈佛大學(xué)和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員確定了一種三管齊下治療方法，該方法能夠觸發(fā)軸突在嚙齒類動物遭受完全的脊髓損傷后能夠再生。相關(guān)研究結(jié)果于2018年8月29日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Required growth facilitators propel axon regeneration across complete spinal cord injury”。論文通信作者為加州大學(xué)洛杉磯分校的Michael Sofroniew和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的Gregoire Courtine。

圖片來自Nature, doi:10.1038/s41586-018-0467-6。

根據(jù)Sofroniew的說法，幾十年的研究已表明我們的神經(jīng)纖維需要三種過程才能生長：第一，通過基因編程啟動軸突生長；第二，纖維捕獲和生長所依賴的分子途徑；第三，吸引軸突沿著特定方向生長的蛋白“面包屑（bread crumb）”軌跡。

當(dāng)人在子宮中發(fā)育時，這三種過程都是活躍的。在出生后，它們被關(guān)閉，但是控制生長程序的基因仍然在我們的體內(nèi)沉睡著。Sofroniew的目標(biāo)就是重新喚醒這些基因，隨后采用三管齊下的方法重新啟動整個過程。

首先，這些研究人員通過注射包裝在無害病毒中的骨橋蛋白（osteopontin）、胰島素樣生長因子1（insulin-like growth factor 1）和纖毛源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（ciliary-derived neurotrophic factor）重新激活了小鼠脊髓中的神經(jīng)細(xì)胞，其中這種病毒最初是在哈佛大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Zhigang He的實驗室中開發(fā)出來的。兩周后，這些研究人員麻醉了這些小鼠并讓它們的脊髓下部的軸突之間失去連接。僅它們的后腿受到影響，但是它們?nèi)匀荒軌蛞苿雍统詵|西。

在遭受損傷兩天后，這些研究人員利用成纖維細(xì)胞生長因子2（fibroblast growth factor 2）和表皮生長因子對損傷部位進(jìn)行了第二次處理，以便創(chuàng)建出更適合軸突生長的新途徑。 最后，他們釋放第三組被稱為化學(xué)誘導(dǎo)劑---膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（glial-derived neurotrophic factor）---的分子。軸突尋找出這些化學(xué)“面包屑”，其中這些化學(xué)“面包屑”提供目標(biāo)所在地，就這項研究而言，目標(biāo)所在地指的是存在于損傷部位另一側(cè)的脊髓組織。

當(dāng)Sofroniew和他的同事們檢查了這些接受這種三管齊下方法治療的小鼠脊髓組織時，他們發(fā)現(xiàn)不僅軸突通過瘢痕組織生長，而且很多神經(jīng)纖維已深入到損傷部位另一側(cè)的脊髓組織中，從而與在那里的神經(jīng)元建立了新的連接。而那些接受這種組合治療的小鼠沒有在損傷部位中表現(xiàn)出現(xiàn)軸突再生。

為了測試這些發(fā)現(xiàn)的可重復(fù)性，這些研究人員在加州大學(xué)洛杉磯分校對小鼠和在瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院神經(jīng)科學(xué)家Gregoire Courtine實驗室對大鼠進(jìn)行了多次重復(fù)實驗。他們同樣取得了穩(wěn)健的結(jié)果。當(dāng)他們測試新再生的軸突是否能夠在這些活的動物中進(jìn)行電活動時，該團(tuán)隊又獲得了令人吃驚的發(fā)現(xiàn)。

Sofroniew說，“當(dāng)我們在損傷部位上方利用低電流刺激這些動物的脊髓時，這些再生的軸突向損傷部位之下傳遞了20％的正常電活動。相比之下，那些未接受治療的動物則沒有表現(xiàn)出這一點。”

盡管這些發(fā)現(xiàn)提示著這些新形成的連接能夠跨過損傷部位傳遞信號，但是這些嚙齒類動物的移動能力并沒有得到改善。Sofroniew表示，這并不出乎意料。

Sofroniew說，“我們期待這些再生的軸突將發(fā)育期間形成的軸突那樣發(fā)揮作用，但是它們并并不會馬上支持協(xié)調(diào)功能。正如新生兒必需學(xué)著走路那樣，在遭受損傷后再生的軸突在能夠恢復(fù)功能之前將需要接受培訓(xùn)和實踐。”

這項研究人員接下來想要探究如何重新訓(xùn)練這些新形成的神經(jīng)連接以便恢復(fù)這些動物的運動。

參考資料：Mark A. Anderson, Timothy M. O’Shea, Joshua E. Burda et al. Required growth facilitators propel axon regeneration across complete spinal cord injury. Nature, Published Online: 29 August 2018, doi:10.1038/s41586-018-0467-6.

原標(biāo)題：Nature：重磅！開發(fā)出一種三管齊下的方法可實現(xiàn)脊髓損傷中的軸突再生