生物學家發(fā)現新策略來治療中樞神經系統(tǒng)損傷

在發(fā)表于《Nature Neuroscience》期刊的研究中，加州大學圣迭戈分校（UC San Diego）神經生物學家發(fā)現協調神經系統(tǒng)構建的信號如何影響創(chuàng)傷性損傷后的恢復。他們還發(fā)現，操縱這些信號能夠增強功能的恢復。

大多數遭受創(chuàng)傷性損傷的人擁有不*損傷的神經回路，通過康復訓練重新配置未受損的回路，這些患者的功能可以部分恢復。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回路從而恢復精細運動控制的能力。Ryk是控制神經系統(tǒng)發(fā)育中連線的信號蛋白質的細胞表面受體。

"我們的新研究提供了*遺傳學證據，表明這些信號蛋白會對中樞神經系統(tǒng)軸突如何響應脊髓損傷產生深遠的影響"該研究團隊負責人、加州大學圣迭戈分校生物科學部門神經生物學教授Yimin Zou說，"這表明，除了這些信號蛋白之外，許多其他導向因子也可能在成人脊髓修復中發(fā)揮作用。這為我們將神經系統(tǒng)發(fā)育中所學的知識應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。在神經系統(tǒng)發(fā)育中，它們決定年輕神經元zui終成為什么類型的神經細胞以及它們如何進行空間組織。

十幾年前，Zou及其同事們在他的實驗室發(fā)現，Wnt蛋白質在發(fā)育中的胚胎中漸變并引導軸突的生長。隨后他們還發(fā)現，在成人脊髓和大腦運動皮質中，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Wnt蛋白質重新出現在脊髓損傷區(qū)域周圍，而Wnt蛋白受體Ryk出現在運動皮質的神經元中。

為了闡明Wnt蛋白質在脊髓修復中的作用，科學家們開發(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，科學家們在脊柱C5位置損傷后索（脊髓內的白質束），模擬部分脊髓損傷。切斷它們的運動和感覺軸突，但保持脊髓內灰質和其余白質部分完好無損。

"與部分脊髓損傷人類患者類似，康復訓練能夠部分恢復小鼠的感覺和運動功能"Zou說，"我們使用特殊任務來測試動物使用運動皮質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，可以訓練它們學習這項依賴于運動皮質命令的任務。在訓練這些小鼠后，我們選擇性損傷發(fā)送精細運動控制命令的神經纖維，然后觀察康復訓練如何恢復精細運動控制。"

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

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

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。

"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"Zou說，"這項新研究中另一個有趣的發(fā)現是，只有結合分子操縱和康復訓練才能實現脊髓損傷zui大程度的恢復。這對于設計治療策略是重要的。"