Nature：三管齐下！可实现脊髓损伤中的轴突再生
当人们遭受脊髓损伤时，这会损害轴突并阻止大脑向损伤部位下方的神经元发送信号，从而导致瘫痪和其他神经功能（如膀胱控制和手部力量）的丧失。轴突是连接我们的神经元并使得它们能够通信的微小神经纤维。
在一项新的研究中，来自美国加州大学洛杉矶分校、哈佛大学和瑞士联邦理工学院的研究人员开发出一种三管齐下的治疗方法，该方法能够触发轴突在啮齿类动物遭受完全的脊髓损伤后能够再生。相关研究结果于2018年8月29日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Required growth facilitators propel axon regeneration across complete spinal cord injury”。论文通信作者为加州大学洛杉矶分校的Michael Sofroniew和瑞士联邦理工学院的Gregoire Courtine。
图片来自Nature, doi:10.1038/s41586-018-0467-6。
根据Sofroniew的说法，几十年的研究已表明我们的神经纤维需要三种过程才能生长：第一，通过基因编程启动轴突生长；第二，纤维捕获和生长所依赖的分子途径；第三，吸引轴突沿着特定方向生长的蛋白“面包屑（bread crumb）”轨迹。
当人在子宫中发育时，这三种过程都是活跃的。在出生后，它们被关闭，但是控制生长程序的基因仍然在我们的体内沉睡着。Sofroniew的目标就是重新唤醒这些基因，随后采用三管齐下的方法重新启动整个过程。
首先，这些研究人员通过注射包装在无害病毒中的骨桥蛋白（osteopontin）、胰岛素样生长因子1（insulin-like growth factor 1）和纤毛源性神经营养因子（ciliary-derived neurotrophic factor）重新激活了小鼠脊髓中的神经细胞，其中这种病毒最初是在哈佛大学神经科学家Zhigang He的实验室中开发出来的。两周后，这些研究人员麻醉了这些小鼠并让它们的脊髓下部的轴突之间失去连接。仅它们的后腿受到影响，但是它们仍然能够移动和吃东西。
在遭受损伤两天后，这些研究人员利用成纤维细胞生长因子2（fibroblast growth factor 2）和表皮生长因子对损伤部位进行了处理，以便创建出更适合轴突生长的新途径。 最后，他们释放第三组被称为化学诱导剂-的分子，即胶质细胞源性神经营养因子（glial-derived neurotrophic factor）。轴突寻找出这些化学“面包屑”，其中这些化学“面包屑”提供目标所在地，就这项研究而言，目标所在地指的是存在于损伤部位另一侧的脊髓组织。
当Sofroniew和他的同事们检查了这些接受这种三管齐下方法治疗的小鼠脊髓组织时，他们发现不仅轴突通过瘢痕组织生长，而且很多神经纤维已深入到损伤部位另一侧的脊髓组织中，从而与在那里的神经元建立了新的连接。而那些未接受这种组合治疗的小鼠没有在损伤部位中表现出现轴突再生。
为了测试这些发现的可重复性，这些研究人员在加州大学洛杉矶分校对小鼠和在瑞士联邦理工学院神经科学家Gregoire Courtine实验室对大鼠进行了多次重复实验。他们同样取得了稳健的结果。当他们测试新再生的轴突是否能够在这些活的动物中传递电活动时，该团队又获得了令人吃惊的发现。
Sofroniew说，“当我们在损伤部位上方利用低电流刺激这些动物的脊髓时，这些再生的轴突向损伤部位之下传递了20％的正常电活动。相比之下，那些未接受治疗的动物则没有表现出这一点。”
尽管这些发现提示着这些新形成的连接能够跨过损伤部位传递信号，但是这些啮齿类动物的移动能力并没有得到改善。Sofroniew表示，这并不令人吃惊。
Sofroniew说，“我们期待这些再生的轴突像发育期间形成的轴突那样发挥作用，但是它们并不会马上改善协调功能。正如新生儿必须学着走路那样，在遭受损伤后再生的轴突在能够恢复功能之前将需要接受培训和实践。”
这项研究人员接下来想要探究如何重新训练这些新形成的神经连接以便恢复这些动物的运动技能。
