严重脊髓损伤时,神经干细胞可再生轴突
在加州大学圣地亚哥分校(University of California, San Diego)和弗吉尼亚州圣地亚哥医疗保健中心(VA San Diego Healthcare)的一项研究中,研究人员能够在严重脊髓损伤的大鼠部位再生出“惊人程度的”轴突生长。他们的研究表明,在成年中枢神经系统(CNS)的损伤部位,早期神经元有能力存活并延伸轴突,形成新的、功能性的神经元中继。
该研究也证明至少某些类型的成人中枢神经系统轴突能克服一个正常抑制生长的环境生长过吗很长的距离。重要的是,跨越物种的干细胞表现出这些特性。这项研究将发表在该杂志上细胞9月14日。
科学家们嵌入神经干细胞在纤维蛋白(一种凝血的关键蛋白质,已经用于人类神经元程序)基质中,与生长因子混合形成凝胶。然后将凝胶应用于脊髓完全切断的大鼠的损伤部位。
“使用这种方法,6周后,损伤的轴突新兴网站数量超过200倍曾经见过什么,”Mark Tuszynski说,医学博士,博士,加州大学圣地亚哥分校的神经科学教授和加州大学圣地亚哥分校的神经修复中心主任,领导了这项研究。“在之前的任何研究中,这些轴突的长度也增长了10倍。重要的是,这些轴突的再生导致了功能的显著改善。”
此外,成年细胞损伤部位上方再生成神经干细胞,建立了一个可以用电测量的新继电器电路。Tuszynski说:“通过刺激损伤上方四个节段的脊髓,并记录损伤下方三个节段的电刺激,我们在整个交易部位发现了新的传递。”
为了证实恢复的机制是由于新中继的形成,当大鼠恢复时,在植入物上方重新切断它们的脊髓。大鼠失去了运动功能,证实了损伤后新神经元的形成。
移植手术导致了功能的显著改善:在21分的步行量表上,未经治疗的大鼠评分只有1.5;经过干细胞治疗后,它上升到7——这是反映动物活动受影响腿所有关节的能力的分数。
然后,研究人员用两种人类干细胞系复制了实验结果,其中一种已经用于ALS的人体试验。Tuszynski说:“我们用人类细胞获得了与在老鼠细胞中获得的相同的结果。”
这项研究使用了绿色荧光蛋白(GFP),这种技术以前从未被用于跟踪神经干细胞的生长。“通过用绿色荧光蛋白标记细胞,我们能够观察干细胞第一作者Paul Lu博士说,他是UCSD中心的助理研究科学家神经修复。“这非常令人兴奋,因为这项技术以前从未存在过。”
根据研究人员的说法,这项研究清楚地表明,早期的神经元可以克服成人神经系统中存在的抑制因子,而这些抑制因子通常工作在维持复杂的神经系统中中枢神经系统以及防止成年中枢神经系统细胞异常生长。
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