生物学家发现治疗中枢神经系统损伤的新策略
加州大学圣地亚哥分校的神经生物学家已经发现，协调神经系统构建的信号如何影响创伤后的恢复。他们还发现，操纵这些信号可以增强功能的返回。
大多数遭受创伤的人都有不完全的损伤神经回路通过康复训练，可以部分恢复其功能。但其中的机制还没有被很好地理解。
在本周的杂志上自然神经科学，加州大学圣地亚哥分校(UC San Diego)的生物学家报告说，去除编码Ryk的基因，可以增强成年小鼠在脊髓损伤后重塑神经回路以恢复精细运动控制的能力。Ryk是一种细胞表面受体，用于控制发育中神经系统的线路。
“我们的新研究现在提供了第一个遗传证据，证明那些在发育过程中连接神经系统的重要信号蛋白，对中枢神经系统轴突如何应对脊髓损伤有着深远的影响，”领导该研究团队的加州大学圣地亚哥分校生物科学部神经生物学部门教授邹益敏说。“这表明，除了这些信号蛋白之外，许多其他的指导线索也可能在成人中发挥作用脊髓修复。这为我们在神经系统发育中所学到的知识应用于治疗成年瘫痪提供了新的机会。”
这些信号蛋白，或“Wnts”，在细胞-细胞通信中发挥着重要作用。在发展中神经系统它们决定了年轻神经元最终会变成什么类型的神经细胞，以及它们在空间上是如何组织的。
十几年前，邹和他的同事在实验室发现，发育中的胚胎中的Wnt蛋白梯度也指导轴突的生长，轴突是连接神经细胞进入高度组织的神经回路网络的神经纤维。他们随后还发现，Wnts及其受体在成人脊髓和脊髓中不表达，或表达水平非常低运动皮层在大脑里。但在脊髓损伤的小鼠中，他们发现Wnt蛋白在脊髓损伤区域周围重新出现，而Wnt蛋白的受体Ryk出现在运动皮层的神经元中，这些神经元将轴突投射到脊髓以控制身体运动。
为了阐明Wnt蛋白在脊髓修复中的作用，科学家们开发了一种小鼠品系，使他们能够从成年小鼠的运动皮层中去除Ryk。
邹说:“这样，动物才能正常发育。”“我们只能在成年期研究Ryk的作用，看看它是否会抑制损伤后的轴突再生。”
使用这一组小鼠和正常对照组，科学家在脊柱C5位置损伤脊背柱(脊髓内的白质束)，以模拟小鼠的部分脊髓损伤。这切断了它们的运动和感觉轴突，但脊髓内的灰质和其余白质完好无损。
“就像脊髓部分损伤的人一样，小鼠的感觉和运动功能也可以通过康复训练部分恢复，”邹教授说。“我们使用了一项特殊的任务来测试动物使用运动皮层来控制熟练运动的能力。老鼠通常不用前爪抓食物。然而，它们可以通过训练来学习这项任务，这取决于运动皮层的命令。训练后，我们选择性地损伤发送精细运动控制命令的神经纤维(皮质脊髓束，背柱的下行纤维)，并观察精细运动控制如何通过康复训练恢复。”
经过训练后，科学家们发现缺乏Ryk的小鼠在受伤一个月后恢复得明显更好，并且在接下来的几个月里都保持得更好。
邹教授说:“我们发现，操纵Ryk不仅能改善功能恢复的结果，还能加速恢复。”“如果这能在人类身上实现，它将显著改善部分脊髓损伤患者的恢复和生活质量。”
研究人员还产生了一种单克隆抗体，可以阻断Wnt受体Ryk的功能。该抗体显著改善了相同脊髓损伤大鼠的精细运动技能恢复。
“这种单克隆抗体可能是一种有前途的治疗工具，不仅适用于脊髓损伤而是创伤性脑损伤和中风。”“这项新研究的另一个有趣发现是，最大限度地恢复脊髓只有将分子操纵与康复训练相结合，才能实现损伤。这对设计治疗策略很重要。”
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