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(jié)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(tǒng)的神經(jīng)元在找到自身目標(biāo)細胞完成突觸建立后便會關(guān)閉自身的生長能力。然而，最新研究表明，成年神經(jīng)細胞竟然擁有再生和修復(fù)損傷的能力，這一點與新生神經(jīng)細胞類似。這項成年神經(jīng)元的復(fù)興機制是由波蘭大學(xué)科學(xué)家Frank Bradke教授課題組發(fā)現(xiàn)的。
Bradke表示，盡管這一研究結(jié)果的發(fā)現(xiàn)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)細胞的生長機制是不同的。研究人員們發(fā)現(xiàn)在新生神經(jīng)細胞中啟動生長的某些蛋白質(zhì)至關(guān)重要，不論在哪個發(fā)育階段，這些蛋白質(zhì)都是生長能力的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。它們作用于細胞的支持結(jié)構(gòu)，從而觸發(fā)動態(tài)過程，同時這也是細胞生長和再生的先決條件。
然而事實上，神經(jīng)元只在胚胎發(fā)育階段表現(xiàn)出生長能力。在這個階段，神經(jīng)元形成軸突，以便連接和傳輸信號。而當(dāng)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育到成年階段時，神經(jīng)元受傷后，其生長和再生能力就會減弱。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(fù)受損連接的可能性。但是如果脊髓中的軸突被切斷，神經(jīng)元也就不會再生。因此，神經(jīng)沖動的通路異常，往往可能導(dǎo)致癱瘓和其他嚴(yán)重殘疾發(fā)生。
“很長一段時間以來，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(xiàn)出來的生長潛能，復(fù)刻這一過程可能是觸發(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。
那么新生神經(jīng)細胞生長的關(guān)鍵蛋白到底是什么呢？
近年來，波恩的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了影響神經(jīng)元生長的各種因素。肌動蛋白解聚因子/絲切蛋白家系（actin depolymerizing factor/cofilins，ADF/cofilin）的蛋白質(zhì)被證明在神經(jīng)元的生長中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。在胚胎發(fā)育的過程中，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(xiàn)這些蛋白質(zhì)分子也能促進成年神經(jīng)元的生長和受損后再生。”Dupraz說。
在該研究中，研究人員們觀察了小鼠和大鼠的背根神經(jīng)節(jié)，并利用延時成像、體內(nèi)成像和全載分析表明，神經(jīng)元的軸突再生是由肌動蛋白周轉(zhuǎn)增加引起的。肌動蛋白分子屬于分子支架的一種，賦予細胞形態(tài)和穩(wěn)定性。ADF/cofilin通過切斷肌動蛋白活性，改變細胞結(jié)構(gòu)，控制肌動蛋白的轉(zhuǎn)化率，維持脊髓損傷后神經(jīng)元軸突再生。
這些發(fā)現(xiàn)揭示了肌動蛋白動力學(xué)調(diào)節(jié)在軸突再生過程中的核心作用，并闡明了中樞神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷后軸突生長的核心機制。因此，肌動蛋白或為未來再生干預(yù)的關(guān)鍵過程。
至于研究者為什么選擇了背根神經(jīng)節(jié)，是因為背根神經(jīng)節(jié)連接脊髓和周圍神經(jīng)系統(tǒng)。背根神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)細胞有兩個軸突：一個中心軸突和一個外圍軸突。眾所周知，周圍軸突損傷后可再生。其實中央軸突也可以再生，但前提是它的外圍對應(yīng)物此前受到過損害。但至于為什么存在這樣的分子機制就尚不得知了，Bradke表示“我們將在未來對此進行研究”。
總之該項研究的發(fā)現(xiàn)為未來的治療奠定了基礎(chǔ)，有望加快脊髓損傷后治療。但神經(jīng)元生長和再生的發(fā)現(xiàn)是一個漫長的過程，真正研究明白了、落地到臨床上，人們還有很長的路要走，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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