
2018年8月29日,《自然》杂志网络版发表了一项题为“Required growth facilitators propel axon regeneration across complete spinal cord injury”的研究,该研究由加州大学洛杉矶分校(UCLA)大卫·格芬医学院的神经生物学教授Michael Sofroniew领导。研究团队通过三种不同的治疗方法组合,成功刺激了完全脊髓损伤啮齿动物的轴突再生,为脊髓损伤治疗提供了新的希望。

三管齐下的治疗策略
Sofroniew教授表示:“我们的想法是通过三种截然不同的治疗方法,验证这种组合能否刺激断开的轴突在受损的脊髓中重新生长。”此前的研究分别测试了这三种疗法,但从未同时进行。事实证明,这种结合才是关键。
脊髓损伤会损伤轴突,阻止大脑向损伤部位以下的神经元发送信号,导致瘫痪和其他神经功能丧失,如膀胱控制和手部力量。UCLA的方法为解决这一问题提供了第一步。
根据Sofroniew的说法,几十年的研究表明,神经纤维生长需要三个步骤:第一,基因编程开启轴突生长;第二,纤维的分子路径能够捕获并生长;第三,蛋白质引诱轴突向特定方向生长。在人类子宫发育时,这三个步骤均活跃,出生后这些过程停止,但控制生长程序的基因仍“沉睡”在体内。Sofroniew的目标是唤醒这些基因,用三管齐下的方法重新启动整个过程。
实验结果令人振奋
首先,研究人员通过注射包装在无害病毒中的治疗方法重新激活小鼠脊髓中的神经细胞,该疗法最初由哈佛大学神经科学家何志刚实验室研发。两周后,研究小组对动物进行麻醉,切断其脊髓下部的轴突,仅影响啮齿类动物的后腿,它们仍能活动和进食。受伤两天后,研究小组对病灶进行第二次治疗,创造轴突更易生长的新路径。最后,释放第三组分子——化学引诱剂,轴突嗅出这些化学物质,提供目标——即伤疤另一侧的脊髓组织。
当Sofroniew及其同事检查接受三部分治疗的小鼠组织时,他们非常高兴。“不仅轴突在疤痕组织中生长得很健壮,”Sofroniew说,“而且许多纤维已渗透到病灶另一侧剩余的脊髓组织中,与那里的神经元建立了新连接。”未接受联合治疗的动物在损伤部位无轴突再生。为验证可重复性,研究小组在UCLA小鼠和瑞士神经科学家Gregoire Courtine实验室的大鼠上重复实验,得到相同结果。
当验证新再生的轴突能否在活体动物上进行电活动时,他们又得到一个惊喜。Sofroniew说:“当我们在损伤部位上方用低电流刺激动物脊髓时,再生的轴突在损伤部位以下传导了20%的正常电活动。相比之下,未接受治疗的动物未表现出任何症状。”
需要训练恢复功能
尽管这一发现表明新形成的连接能在再损伤中传递信号,但啮齿类动物的移动能力并未提高。Sofroniew认为这一结果并不意外:“我们希望这些再生的轴突像发育过程中新生长的轴突一样活动,它们不会立即支持协同功能。就像新生儿必须学会走路一样,损伤后再生的轴突在恢复功能前需要训练和练习。”