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)。但機制并不清楚。

研究人員報告，刪除編碼Ryk的基因，能夠增強成年小鼠脊髓損傷后重建神經(jīng)回路從而恢復(fù)精細運動控制的能力。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)生深遠的影響"該研究團隊負責(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會。"

這些信號蛋白或"Wnts"在細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)細胞以及它們?nèi)绾芜M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，或者非常低的水平表達。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。"