近日，德國神經(jīng)退行性疾病中心(DZNE)的科學(xué)家們在《Neuron》雜志上發(fā)表了一項重磅研究結果：一組有助于受損神經(jīng)細胞再生的蛋白質(zhì)已被找到！
先前的研究認為，中樞神經(jīng)系統的神經(jīng)元在找到自身目標細胞完成突觸建立后便會(huì )關(guān)閉自身的生長(cháng)能力。然而，最新研究表明，成年神經(jīng)細胞竟然擁有再生和修復損傷的能力，這一點(diǎn)與新生神經(jīng)細胞類(lèi)似。這項成年神經(jīng)元的復興機制是由波蘭大學(xué)科學(xué)家Frank Bradke教授課題組發(fā)現的。
Bradke表示，盡管這一研究結果的發(fā)現是驚人的。但還要另提一句的是成年神經(jīng)細胞和新生神經(jīng)細胞的生長(cháng)機制是不同的。研究人員們發(fā)現在新生神經(jīng)細胞中啟動(dòng)生長(cháng)的某些蛋白質(zhì)至關(guān)重要，不論在哪個(gè)發(fā)育階段，這些蛋白質(zhì)都是生長(cháng)能力的關(guān)鍵調節因子。它們作用于細胞的支持結構，從而觸發(fā)動(dòng)態(tài)過(guò)程，同時(shí)這也是細胞生長(cháng)和再生的先決條件。
然而事實(shí)上，神經(jīng)元只在胚胎發(fā)育階段表現出生長(cháng)能力。在這個(gè)階段，神經(jīng)元形成軸突，以便連接和傳輸信號。而當神經(jīng)系統發(fā)育到成年階段時(shí)，神經(jīng)元受傷后，其生長(cháng)和再生能力就會(huì )減弱。只有“外圍”的神經(jīng)元，例如手臂和腿部的神經(jīng)元，才有修復受損連接的可能性。但是如果脊髓中的軸突被切斷，神經(jīng)元也就不會(huì )再生。因此，神經(jīng)沖動(dòng)的通路異常，往往可能導致癱瘓和其他嚴重殘疾發(fā)生。
“很長(cháng)一段時(shí)間以來(lái)，我們一直想知道是否有可能重新激活神經(jīng)細胞在早期發(fā)育階段表現出來(lái)的生長(cháng)潛能，復刻這一過(guò)程可能是觸發(fā)成年神經(jīng)元再生的方法。”該研究主要作者、Bradke課題組的博士后研究員Sebastian Dupraz說(shuō)。
那么新生神經(jīng)細胞生長(cháng)的關(guān)鍵蛋白到底是什么呢？
近年來(lái)，波恩的科學(xué)家們發(fā)現了影響神經(jīng)元生長(cháng)的各種因素。肌動(dòng)蛋白解聚因子/絲切蛋白家系（actin depolymerizing factor/cofilins，ADF/cofilin）的蛋白質(zhì)被證明在神經(jīng)元的生長(cháng)中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。在胚胎發(fā)育的過(guò)程中，這些蛋白分子控制細胞突起的形成，最終演變成軸突。“在我們的研究中，我們發(fā)現這些蛋白質(zhì)分子也能促進(jìn)成年神經(jīng)元的生長(cháng)和受損后再生。”Dupraz說(shuō)。
在該研究中，研究人員們觀(guān)察了小鼠和大鼠的背根神經(jīng)節，并利用延時(shí)成像、體內成像和全載分析表明，神經(jīng)元的軸突再生是由肌動(dòng)蛋白周轉增加引起的。肌動(dòng)蛋白分子屬于分子支架的一種，賦予細胞形態(tài)和穩定性。ADF/cofilin通過(guò)切斷肌動(dòng)蛋白活性，改變細胞結構，控制肌動(dòng)蛋白的轉化率，維持脊髓損傷后神經(jīng)元軸突再生。
這些發(fā)現揭示了肌動(dòng)蛋白動(dòng)力學(xué)調節在軸突再生過(guò)程中的核心作用，并闡明了中樞神經(jīng)系統創(chuàng )傷后軸突生長(cháng)的核心機制。因此，肌動(dòng)蛋白或為未來(lái)再生干預的關(guān)鍵過(guò)程。
至于研究者為什么選擇了背根神經(jīng)節，是因為背根神經(jīng)節連接脊髓和周?chē)窠?jīng)系統。背根神經(jīng)節的神經(jīng)細胞有兩個(gè)軸突：一個(gè)中心軸突和一個(gè)外圍軸突。眾所周知，周?chē)S突損傷后可再生。其實(shí)中央軸突也可以再生，但前提是它的外圍對應物此前受到過(guò)損害。但至于為什么存在這樣的分子機制就尚不得知了，Bradke表示“我們將在未來(lái)對此進(jìn)行研究”。
總之該項研究的發(fā)現為未來(lái)的治療奠定了基礎，有望加快脊髓損傷后治療。但神經(jīng)元生長(cháng)和再生的發(fā)現是一個(gè)漫長(cháng)的過(guò)程，真正研究明白了、落地到臨床上，人們還有很長(cháng)的路要走，還請相信科學(xué)，耐心等待！
參考資料：
[1] Researchers identify key proteins for the repair of nerve fibers
[2] ADF/Cofilin-Mediated Actin Turnover Promotes Axon Regeneration in the Adult CNS
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