生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)新策略來治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷

在發(fā)表于《Nature Neuroscience》期刊的研究中，加州大學(xué)圣迭戈分校（UC San Diego）神經(jīng)生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)協(xié)調(diào)神經(jīng)系統(tǒng)構(gòu)建的信號如何影響創(chuàng)傷性損傷后的恢復(fù)。他們還發(fā)現(xiàn)，操縱這些信號能夠增強(qiáng)功能的恢復(fù)。

大多數(shù)遭受創(chuàng)傷性損傷的人擁有不*損傷的神經(jīng)回路，通過康復(fù)訓(xùn)練重新配置未受損的回路，這些患者的功能可以部分恢復(fù)。但機(jī)制并不清楚。

研究人員報告，刪除編碼Ryk的基因，能夠增強(qiáng)成年小鼠脊髓損傷后重建神經(jīng)回路從而恢復(fù)精細(xì)運動控制的能力。Ryk是控制神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中連線的信號蛋白質(zhì)的細(xì)胞表面受體。

"我們的新研究提供了*遺傳學(xué)證據(jù)，表明這些信號蛋白會對中樞神經(jīng)系統(tǒng)軸突如何響應(yīng)脊髓損傷產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響"該研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人、加州大學(xué)圣迭戈分校生物科學(xué)部門神經(jīng)生物學(xué)教授Yimin Zou說，"這表明，除了這些信號蛋白之外，許多其他導(dǎo)向因子也可能在成人脊髓修復(fù)中發(fā)揮作用。這為我們將神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中所學(xué)的知識應(yīng)用于治療成年期癱瘓開辟了新的機(jī)會。"

這些信號蛋白或"Wnts"在細(xì)胞交流中扮演重要角色。在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中，它們決定年輕神經(jīng)元zui終成為什么類型的神經(jīng)細(xì)胞以及它們?nèi)绾芜M(jìn)行空間組織。

十幾年前，Zou及其同事們在他的實驗室發(fā)現(xiàn)，Wnt蛋白質(zhì)在發(fā)育中的胚胎中漸變并引導(dǎo)軸突的生長。隨后他們還發(fā)現(xiàn)，在成人脊髓和大腦運動皮質(zhì)中，Wnts及其受體不表達(dá)，或者非常低的水平表達(dá)。但在遭受脊髓損傷的小鼠中，他們發(fā)現(xiàn)Wnt蛋白質(zhì)重新出現(xiàn)在脊髓損傷區(qū)域周圍，而Wnt蛋白受體Ryk出現(xiàn)在運動皮質(zhì)的神經(jīng)元中。

為了闡明Wnt蛋白質(zhì)在脊髓修復(fù)中的作用，科學(xué)家們開發(fā)了一種小鼠，允許他們將Ryk從成年小鼠的運動皮質(zhì)刪除。

"通過這種方式，動物們可以正常發(fā)育"Zou說，"我們可以研究Ryk在動物成年期的作用，查看它是否會抑制損傷后的軸突再生。"

使用這種小鼠和正常對照組小鼠，科學(xué)家們在脊柱C5位置損傷后索（脊髓內(nèi)的白質(zhì)束），模擬部分脊髓損傷。切斷它們的運動和感覺軸突，但保持脊髓內(nèi)灰質(zhì)和其余白質(zhì)部分完好無損。

"與部分脊髓損傷人類患者類似，康復(fù)訓(xùn)練能夠部分恢復(fù)小鼠的感覺和運動功能"Zou說，"我們使用特殊任務(wù)來測試動物使用運動皮質(zhì)控制技巧動作的能力。小鼠通常不使用前爪來抓住食物顆粒。不過，可以訓(xùn)練它們學(xué)習(xí)這項依賴于運動皮質(zhì)命令的任務(wù)。在訓(xùn)練這些小鼠后，我們選擇性損傷發(fā)送精細(xì)運動控制命令的神經(jīng)纖維，然后觀察康復(fù)訓(xùn)練如何恢復(fù)精細(xì)運動控制。"

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，（康復(fù)）訓(xùn)練后，缺乏Ryk的小鼠在損傷一個月后恢復(fù)得明顯更好，并在隨后數(shù)月里保持更好的狀態(tài)。

"我們發(fā)現(xiàn)，操縱Ryk不僅能改善功能恢復(fù)的結(jié)果，還能夠加速恢復(fù)"Zou說，"如果我們能夠在人類中實現(xiàn)這一點，將顯著改善部分脊髓損傷患者的恢復(fù)和生活質(zhì)量。"

研究人員還生成了一種阻斷Wnt受體Ryk功能的單克隆抗體。同樣的伸出和抓握任務(wù)測量表明，這種抗體能夠在相同脊髓損傷的大鼠中顯著改善精細(xì)運動技能的恢復(fù)。

"這種單克隆抗體可能是有前途的治療工具，不僅能夠治療脊髓損傷，還可能治療創(chuàng)傷性腦損傷和中風(fēng)"Zou說，"這項新研究中另一個有趣的發(fā)現(xiàn)是，只有結(jié)合分子操縱和康復(fù)訓(xùn)練才能實現(xiàn)脊髓損傷zui大程度的恢復(fù)。這對于設(shè)計治療策略是重要的。"