Nature驚人發(fā)現(xiàn)駁斥再生教條

 神經(jīng)科學(xué)家們長(zhǎng)期以來(lái)一直認(rèn)為，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)元周圍的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞所形成的瘢痕組織，在大腦或脊髓損傷后阻礙了受損神經(jīng)細(xì)胞再生。因此，毫無(wú)疑問(wèn)研究人員便認(rèn)為，如果他們能找到一種方法除去或阻礙瘢痕組織，受損神經(jīng)元或許就可以自行修復(fù)。

由加州大學(xué)洛杉磯分校的科學(xué)家們領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究現(xiàn)在表明，這一臆斷有可能阻礙了對(duì)脊髓損傷修復(fù)的研究。

在小鼠研究中，加州大學(xué)洛杉磯分校醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)教授Michael Sofroniew博士和同事們發(fā)現(xiàn)，脊髓損傷后形成的膠質(zhì)瘢痕組織有可能實(shí)際上支持了神經(jīng)細(xì)胞再生。這項(xiàng)發(fā)布在《自然》（Nature）雜志上的研究，有可能zui終促成一些新的方法來(lái)修復(fù)災(zāi)難性的脊髓損傷。

Sofroniew 說(shuō)：“20年來(lái)，我們一直在應(yīng)用一些技術(shù)來(lái)阻止膠質(zhì)瘢痕，希望能夠促進(jìn)神經(jīng)纖維再生、修復(fù)和復(fù)原，但從未觀察到過(guò)積極的效應(yīng)。現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)破壞膠質(zhì)瘢痕實(shí)際上損害了由特異生長(zhǎng)因子刺激的神經(jīng)纖維再生。”

腦和脊髓構(gòu)成了中樞神經(jīng)系統(tǒng)，是人體神經(jīng)系統(tǒng)的zui主體部分。不同于外周神經(jīng)受損后會(huì)重新生長(zhǎng)出軸突，當(dāng)發(fā)生脊髓切斷或擠壓一類的損傷時(shí)，在身體的這一部位成熟脊髓神經(jīng)元無(wú)法再生軸突，由此會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷以下的部位癱瘓。

長(zhǎng)期以來(lái)醫(yī)生們一直認(rèn)為，復(fù)原的主要障礙是星形膠質(zhì)細(xì)胞形成的瘢痕組織。這是因?yàn)?，在損傷后，脊髓神經(jīng)纖維無(wú)法越過(guò)這樣的膠質(zhì)瘢痕再生，似乎被“困”在其中。這一觀點(diǎn)促使加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題：如果真是如此，阻止或除去瘢痕是否會(huì)促進(jìn)神經(jīng)再生？

為了解答這一問(wèn)題，研究人員對(duì)兩類小鼠進(jìn)行了評(píng)估——在一類小鼠中某些特定基因可以被開啟來(lái)阻止瘢痕形成，另一類小鼠經(jīng)工程改造攜帶了在瘢痕形成后可以分解它們的基因。利用熒光成像，研究人員隨后追蹤了單個(gè)軸突，看如果阻止或除去瘢痕軸突是否可以接近或是越過(guò)損傷位點(diǎn)。

在這兩種情況下，軸突都沒(méi)有顯示出再生穿過(guò)損傷部位的任何跡象。

Sofroniew說(shuō)：“這清楚地駁斥了除去瘢痕將允許受損軸突自發(fā)再生的這一觀點(diǎn)。事實(shí)上，它暗示了瘢痕有可能發(fā)揮了某種積極的作用。”

該研究還揭示出膠質(zhì)瘢痕發(fā)揮了有益的作用。在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中科學(xué)家們?nèi)岷偷仄仁股窠?jīng)元進(jìn)入了再生狀態(tài)——Sofroniew將這一策略比喻為“胡蘿卜與大棒”方法。在正常或遺傳工程小鼠中，他們將一些神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)因子（胡蘿卜）灌輸?shù)郊顾钃p傷位點(diǎn)，同時(shí)施加了已知會(huì)刺激神經(jīng)再生（大棒）的其他損傷。

值得注意地是，在正常小鼠中，這種方法刺激了被困脊髓軸突有力地再生越過(guò)了膠質(zhì)瘢痕，通過(guò)了損傷位點(diǎn)。更為引人注目地是，經(jīng)工程改造消除瘢痕的小鼠顯示這種受到刺激的神經(jīng)再生顯著減少——在某些情況下甚至都沒(méi)有。

共同*作者、Sofroniew實(shí)驗(yàn)室前助理研究員Mark Anderson說(shuō)：“這是一個(gè)非常驚人的研究發(fā)現(xiàn)。長(zhǎng)期以來(lái)人們都認(rèn)為瘢痕形成是軸突再生的主要障礙。”

論文的共同*作者、Sofroniew實(shí)驗(yàn)室博士后研究人員Joshua Burda,說(shuō)，這一研究發(fā)現(xiàn)有可能促使以一種新方式思考該領(lǐng)域。“這篇論文有可能會(huì)促使一些人將他們的焦點(diǎn)從設(shè)法降低星形膠質(zhì)細(xì)胞活性，尤其是瘢痕形成，轉(zhuǎn)移至如何利用它作為一種促進(jìn)再生的途徑。”

該研究小組還完成了一項(xiàng)生化篩查鑒別出了一些在瘢痕組織中表達(dá)的分子，發(fā)現(xiàn)了一些支持軸突生長(zhǎng)的因子呈相對(duì)高水平。這表明，瘢痕能夠生成一些化學(xué)信號(hào)，盡管微弱，卻使得腫瘤能夠生長(zhǎng)越過(guò)它們。因此，未來(lái)修復(fù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的策略或許涉及調(diào)制出像Sofroniew的“胡蘿卜”一樣，可以不斷地注入或移植到患者損傷部位附近的、更有效的生長(zhǎng)因子混合物。

Burda指出，如果研究人員從進(jìn)化的角度來(lái)思考，這一研究發(fā)現(xiàn)或許是完預(yù)料到的。“也許這并不奇怪，一個(gè)高度進(jìn)化的中樞神經(jīng)系統(tǒng)做出諸如瘢痕形成一類的反應(yīng)，大概在損傷愈合和軸突再生中發(fā)揮著至關(guān)重要的有益功能。”

Sofroniew補(bǔ)充說(shuō)：“在動(dòng)物模型中使用的一些技術(shù)現(xiàn)在無(wú)法應(yīng)用于患者。但我們的研究是朝著開發(fā)出一些策略讓神經(jīng)纖維生長(zhǎng)越過(guò)嚴(yán)重的脊髓病變部位一個(gè)重要的進(jìn)步。它為通向錯(cuò)誤教條禁止了的一個(gè)研究領(lǐng)域打開了大門。”

在一次不*的脊髓損傷之后，人體可以部分恢復(fù)基本的運(yùn)動(dòng)功能。所謂的肌梭（muscle spindles）和相關(guān)的感官電路回到脊髓，促進(jìn)建立損傷后的新神經(jīng)元連接。瑞士巴塞爾大學(xué)和Friedrich Miescher生物醫(yī)學(xué)研究所Silvia Arber教授帶領(lǐng)的研究小組，闡明了運(yùn)動(dòng)恢復(fù)背后的這種電路級(jí)機(jī)制。他們的研究結(jié)果發(fā)表在2014年12月的Cell上，可能幫助我們?yōu)榧顾钃p傷后的治療設(shè)計(jì)新的策略。

一項(xiàng)由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院提供部分經(jīng)費(fèi)、在大鼠中完成的研究顯示，一種新的化合物在促進(jìn)脊髓損傷后的功能修復(fù)中顯示出非凡的前景。這一被研究人員命名為ISP的化合物使得超過(guò)80%的測(cè)試動(dòng)物癱瘓的肌肉激活。這項(xiàng)重大的研究成果發(fā)表在2014年12月的Nature雜志上。