增强神经元活性促进成人中枢神经系统轴突再生

中枢神经系统(CNS)轴突损伤通常会导致永久性功能缺陷。促进内在生长程序可以极大地促进受损神经元的轴突再生。如果受损神经元能再生出足够数量的轴突，中枢神经系统就可能恢复并克服这种功能缺陷。

在最近的一项研究中，香港科技大学(HKUST)的科学家证明，使用正确的兴奋剂可以提高轴突的再生能力神经活动通过光遗传学或化学遗传学的方法。他们发现，视网膜中过度表达的一种光色素——黑视素会增强这种能力神经元活动的视网膜神经节细胞并通过激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路促进视神经挤压后轴突再生。轴突再生也可以通过通过设计药物独家激活的设计受体(DREADD)激活RGCs中的Gq信号来促进，该受体被广泛采用为增加神经元活性的工具。

该研究结果发表在2016年2月1日的期刊早期在线版上PNAS．

该研究的资深作者、香港科技大学生命科学助理教授刘凯(Kai Liu)领导的研究团队，通过使用腺相关病毒(adeno-associated virus, AAV)在RGCs中过度表达黑视素，开始了对小鼠的调查，以确定黑视素是否可以促进轴突再生。两周后轴突再生明显，光和神经元放电刺激了这种效应，增强并维持了mTOR信号。

为了模拟黑视素的下游途径，并通过不同的方法刺激神经元活动，研究人员采取了一种化学发生方法，将表达DREADD-Gq的aav注射到小鼠的眼睛中。在每天给予合成激动剂氯氮平-n-氧化物后，也检测到轴突生长的显著增加。

“我们的研究结果表明，黑视素会增强轴突再生通过以神经元活动依赖的方式增强mTORC1，”刘说。“黑视素激活Gq/11信号，随后增加神经元活动和钙流入，可能是维持RGCs中长期mTOR激活所必需的程度”

在他之前的工作中，Liu发现抑制PTEN基因会激活mTOR并促进脊髓损伤后皮质脊髓束再生。”神经元活动先前已被证明在成年哺乳动物的轴突发芽和突触可塑性中发挥重要作用。这项研究表明了神经元活动在轴突再生中的另一种作用和机制，并可能提供一种简单的策略来促进神经修复，”刘说。