神经科学家长期以来认为,修复脊髓损伤的唯一方法是生长新的神经连接。然而,乔治城大学医学中心的研究人员最近发现,尤其是在年轻大鼠中,损伤部位附近的强大细胞也会加倍努力,以限制神经损伤并恢复运动和感觉。
研究人员还发现,这一过程在成年大鼠中并不如年轻大鼠那样高效,因此恢复时间要长得多。但他们表示,现在知道这种机制的存在,未来可能有一天能够“激活”这些细胞进行治疗,从而帮助人类在严重脊髓损伤后更好地恢复功能。
研究的高级作者、神经科学系教授Jean R. Wrathall博士表示:“没有人知道脊髓中的细胞以这种方式保护神经,因此这给我们带来了希望,未来我们可以在临床上刺激这一过程,以增强恢复并确保患者获得最佳结果。”
Wrathall补充道:“然而,这是一项动物研究,仍需大量工作来进一步了解这一过程及其可能的改变。”该研究的第一作者是研究生Philberta Y. Leung,已发表在2006年11月的《实验神经学》期刊上。
至少,Wrathall表示,这项研究揭示了关于神经细胞恢复的令人惊讶的新信息,神经科学家们现在可以对此进行深入探索。
在脊椎动物中,神经系统使用双向传输系统来传递导致肌肉运动和感觉知觉的电信号。在人类中,成千上万的神经纤维(轴突)通过脊髓延伸,像双车道的道路一样。这些轴突的一半将大脑与远处的肌肉连接,另一半则将身体与大脑连接。
当轴突完全断裂时,它们无法再生,但研究人员认为,在部分损伤的情况下,附近存活的轴突可以“发芽”出新的连接,以连接那些失去部分轴突的受损神经细胞。在研究大鼠的脊髓损伤时,研究人员曾认为,年轻大鼠(“幼崽”)恢复功能更快,因为这一发芽过程比成年大鼠更快且更有效。“就像年轻的树木在修剪后生长得更快一样,我们认为在年轻动物中,存活的轴突会更容易发芽出新的、更长的轴突连接,”Wrathall说道。
但他们的发现让他们感到惊讶。“我们没有看到在部分脊髓损伤后,年轻大鼠的发芽速度更快或效果更好,”她说。相反,他们观察到在损伤部位的脊髓细胞中发生了不同的情况。Leung和Wrathall特别发现,在幼崽中,特殊的神经干细胞在损伤后迅速生长,并在一周内产生了许多少突胶质细胞,这些细胞的功能是为轴突提供保护性髓鞘。
研究人员认为,这些被激活的细胞包裹附近存活的轴突,提供额外的髓鞘以保护它们并支持其在损伤后的功能。
Wrathall表示:“轴突传递信号的能力在很大程度上依赖于髓鞘提供的绝缘,而我们知道,靠近损伤部位的轴突最终可能因失去髓鞘而死亡。因此,我们认为这些干细胞在保护健康轴突免受微环境中的有毒因素影响方面发挥了作用。”
她补充道,成年大鼠在损伤后并没有像幼崽那样激活这些特殊细胞,原因尚不清楚。
Wrathall表示:“我们没有预料到这些结果,但它们对脊髓损伤和恢复领域来说是令人兴奋的。现在我们知道局部细胞对损伤的反应差异意味着更快的恢复,我们可能最终能够利用这种固有的愈合能力来帮助人类。”
她还补充说,这些新发现可能与多发性硬化症相关,这是一种由于轴突的保护性髓鞘丧失而引起的疾病。
该研究得到了美国国立卫生研究院的资助。
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