提高受损神经的能量水平可能有助于它们的愈合

当脊髓受伤时，受损的神经纤维(称为轴突)通常无法再生，导致永久性的功能丧失。人们已经做了大量的研究来寻找促进轴突损伤后再生的方法。在老鼠身上进行的一项研究结果发表在细胞代谢表明在这些受伤的脊髓神经中增加能量供应有助于促进轴突再生和恢复一些运动功能。这项研究是由美国国立卫生研究院和位于印第安纳波利斯的印第安纳大学医学院合作进行的。

“我们是第一个展示脊髓的人受伤结果在一个能源危机这与受损轴突有限的再生能力有着内在的联系，”祖航生博士说，他是美国国立卫生研究院神经疾病和中风研究所(NINDS)的高级首席研究员，也是该研究的高级合著者。

就像汽车发动机使用汽油一样，人体细胞使用一种叫做三磷酸腺苷(ATP)的化合物作为燃料。这些ATP大部分是由称为线粒体的细胞发电厂产生的。在脊髓神经中，沿轴突可见线粒体。当轴突受损时，附近的线粒体通常也会受损，从而影响受损神经中ATP的生成。

神经修复需要大量的能源”盛博士说。“我们的假设是，线粒体损伤后的损伤严重限制了可用的ATP，这种能量危机阻止了受损轴突的再生和修复。”

更严重的问题是，在成年神经中，线粒体被固定在轴突内。这迫使受损的线粒体保持原位，同时使其难以替换，从而加速受损轴突的局部能量危机。

盛实验室是研究线粒体运输的主要团队之一，此前曾创造了基因老鼠缺乏连接轴突内线粒体的一种叫做syntaphilin的蛋白质。在这些“基因敲除小鼠“线粒体可以在整个轴突中自由移动。

“我们提出，加强运输将有助于消除损坏线粒体并补充未受损的轴突，以挽救能源危机。”

为了测试这是否对脊髓神经再生有影响，圣实验室与来自印第安纳大学医学院的徐晓明(音译)医学博士和博士及其同事合作，他们是建模多种类型脊髓损伤的专家。

“脊髓损伤是毁灭性的，影响患者，家人和我们的社会，”徐博士说。“虽然我们的科学界已经取得了巨大进展，但没有有效的治疗。肯定是迫切需要开发脊髓损伤患者的新策略。”

当研究人员观察脊髓和大脑的三种损伤模型时，他们发现敲除Syntaphilin的小鼠在损伤部位的轴突再生明显多于对照组动物。新生长的轴突也在损伤部位之外建立了适当的连接。

当研究人员观察这种再生是否会导致功能恢复时，他们发现老鼠的前肢和手指的精细运动任务有了一些有希望的改善。这表明，增加线粒体的运输从而增加损伤部位的可用能量可能是修复受损神经纤维的关键。

为了进一步测试能量危机模型，小鼠被给予肌酸，一种能增强ATP形成的生物能化合物。与注射盐水的小鼠相比，注射了肌酸的对照组小鼠和注射了肌酸的基因敲除小鼠损伤后轴突再生增加。更健壮的神经在得到肌酸的敲除小鼠中可以看到再生。

“我们对这些结果感到非常鼓舞，”盛博士说。“我们在基因敲除小鼠身上看到的再生非常显著，这些发现支持了我们的假设，即能量缺乏阻碍了中枢和外周神经系统受伤后的修复能力。”

盛博士还指出，这些调查结果虽然有前途，但受到遗传操纵小鼠的有限的限制。缺乏Syntaphilin的小鼠对再生产生了长期影响，而肌酸仅产生适度的再生。未来的研究是开发治疗化合物，在进入神经系统和增加能源生产方面，以供创伤性脑的可能治疗更有效脊髓受伤。

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