您正站在國王的十字架中間,手裡拿著郵政編碼,忙碌的人群踩著腳踩。自從20年前您上一次來到這裡以來,已經發生了很大的變化,您走的每條路似乎都遇到了皺著眉頭擺在自己路上的人。碰巧的是,有人認出了你並握了你的手-他們的前進方向相同。有機率!「謝謝你」,你喃喃地說,「你是星星」。
1
穿過荊棘
脊髓損傷(SCI)會使患者與自己的身體隔離開來,並帶來毀滅性的終身後果。成人脊髓修復的局限性令人沮喪,但從發展的角度來看是可以理解的。如果束筋膜(負責下肢感覺的脊髓束從腳傳來的接觸)受到創傷破壞,則背根神經節(DRG)細胞軸突不僅必須越過損傷部位,而且還要找到一路正確的路徑-高個子最多可達50釐米。即使完成了這項艱巨的任務,仍然存在尋找正確的錐體神經的二級神經元的挑戰,而該神經元又連接到丘腦神經元的三階丘腦神經元,從而將信號傳遞到代表該腳的體感皮質部分。沒有沒有幫助就無法輕易完成的事情。
2
在恢復連接的途中
已經指出:
[軸突再生]研究的三個主要目標是:啟動並維持軸突的生長和伸長;引導再生軸突與目標神經元重新連接;並重建原始電路(或等效電路),最終將導致功能恢復。儘管現在已經報導了許多幹預措施可以促進實驗性SCI後的功能恢復,但沒有一項措施可以實現所有這三個目標。實際上,只有第一個目標得到了廣泛的研究和令人信服的證明。
確實,即使已經顯示了成年哺乳動物神經系統中軸突再生的可能性,支持神經元連接恢復的證據也很少令人信服。沒有仔細的指導,異常的軸突再生會嚴重阻礙功能再生。
有趣的是,軸突的長距離再生並不是恢復正常脊髓功能的唯一機制。已知損傷是通過幾種機制誘導可塑性的,這些機制包括揭露無活性的備用途徑,從完整途徑中獲得補償性的側支發芽,或由於去神經支配性超敏反應導致受體數量的增加。例如,Hofstetter等。評論:
儘管我們無法檢測到局部發芽量與運動恢復之間的相關性,但我們目前的研究中過多的局部發芽可能促進了[新皮質脊髓束]通路的形成。
儘管研究人員正在設法找到一種方法,以人為方式將軸突引導至正確的靶標並誘導可塑性,但有一種細胞類型通常會協調這些過程。星形膠質細胞表達一系列對軸突具有吸引力和排斥力的分子,這些分子對於正常發育和成人神經系統的塑料重組至關重要。它們為生長的神經元提供了物理粘附底物,分泌了波形蛋白等細胞外神經吸引劑,以及硫酸軟骨素蛋白多糖(CSPG)和信號燈等驅避劑。
3
疤痕還是星星?
儘管缺乏證據表明單純基於神經元的療法足以完全再生,但神經中心範式認為星形膠質細胞是SCI後近一個世紀治癒的障礙。但是,如果在SCI環境中去除或阻止了貶義的星形膠質細胞瘢痕的形成,不僅軸突無法通過病變自發再生,而且在存在刺激性生長因子的情況下,軸突也無法再生。星形膠質細胞。
安德森等。研究表明,星形膠質細胞不像先前假設的那樣造成SCI損傷後大部分抑制性CSPG產生,而是提供關鍵的軸突支持分子。損傷環境引發反應性星形膠質細胞重新表達發育性突觸形成分子,例如血小板反應蛋白-1,從而導致保護性神經可塑性。
4
並非所有事物都是平等的
儘管有這些最近的發現,對基於星形膠質細胞療法的懷疑仍然盛行。為了加劇這種觀點,一些使用神經幹細胞(NSC)移植修復脊髓損傷的研究發現,神經病變性疼痛的發展與NSC的星形膠質細胞分化有關。
然而,越來越明顯的是,星形細胞種群遠非同質。在脊髓的不同區域內發現了星形膠質細胞亞群,它們對特定類型的軸突的生長具有不同的允許和限制性質量,這些亞群指導著感覺和運動軸突區域的特定發育。毫不奇怪,某些星形細胞對特定類型神經元的再生和可塑性更具選擇性。
戴維斯已經發現,從胚胎膠質細胞限制性前體(GRPs)(GRP衍生的星形膠質細胞或GDAs)預分化的星形膠質細胞能夠促進軸突再生,並具有功能恢復並防止鼠類SCI移植後移植後的軸突神經元萎縮。未分化神經前體的移植。
重要的是,前體細胞的星形細胞分化方法在確定其再生能力中起著至關重要的作用。如果將骨形態發生蛋白4(BMP4)用於GDA星形膠質細胞生成,則移植後的種群會產生強烈的支持環境。相比之下,用睫狀神經營養因子(CNTF)處理的相同GRP具有較差的運動再生特性,但會誘導降鈣素基因相關肽(CGRP)陽性痛覺性c纖維發芽,這與異常性疼痛有關。
這就增加了受傷脊髓的炎性環境促進內源性和移植星形膠質細胞分化為亞型的可能性,亞型對於脊髓灰質炎或背柱背突軸突的恢復不是最佳的,但反過來可能選擇性地支持傳導疼痛的c。-纖維。
除移植策略外,還可採用內源性星形膠質細胞功能的修飾。例如,口服地諾米明可通過促進星形膠質細胞軸索生長的星形膠質細胞增殖,存活和波形蛋白分泌的增加,在SCI後導致小鼠功能恢復。
5
向專家學習
最後,值得注意的是,促進恢復的星形細胞亞型似乎以線性方式物理地重新排列了局部星形細胞的過程。作者推測,這種線性組織為再生遵循的軸突提供了更直接的途徑。另一個令人興奮且尚未探索的可能性是,這些星形膠質細胞有助於恢復內源性星形細胞網絡功能,該功能因受傷而中斷,而有益的神經可塑性是其自然的必然結果。
從SCI的僅以神經為中心的觀點退後可能會導致功能恢復方面的意外進展。最終,關於軸突引導和塑性突觸重排的複雜性的大量研究是對正常星形細胞功能的概括的嘗試。當您伸出援助之手時,請抓住它,看看它會把您引向何方。
參考:
Bradbury EJ, McMahon SB. Spinal cord repair strategies: why do they work? Nat Rev Neurosci. 2006;7(8):644–53. doi: 10.1038/nrn1964.
Pernet V, Schwab ME. Lost in the jungle: New hurdles for optic nerve axon regeneration. Vol. 37, Trends in Neurosciences. 2014. p. 381–7. doi: 10.1016/j.tins.2014.05.002.
Smith GM, Falone AE, Frank E. Sensory axon regeneration: Rebuilding functional connections in the spinal cord. Vol. 35, Trends in Neurosciences. 2012. p. 156–63. doi: 10.1016/j.tins.2011.10.006.
Weidner N, Tuszynski MH. Spontaneous plasticity in the injured spinal cord — Implications for repair strategies. Mol Psychiatry. 2002;(7):9–11. doi: 10.1038/sj.mp.4001983.
Hofstetter CP, Holmstr m N a V, Lilja J a, Schweinhardt P, Hao J, Spenger C, et al. Allodynia limits the usefulness of intraspinal neural stem cell grafts; directed differentiation improves outcome. Nat Neurosci. 2005;8(3):346–53. doi: 10.1038/nn1405.
Allen NJ, Barres BA. Signaling between glia and neurons: Focus on synaptic plasticity. Vol. 15, Current Opinion in Neurobiology. 2005. p. 542–8. doi: 10.1016/j.conb.2005.08.006.
Freeman MR. Sculpting the nervous system: Glial control of neuronal development. Curr Opin Neurobiol. 2006;16(1):119–25. doi: 10.1016/j.conb.2005.12.004.
Fallon JR. Preferential outgrowth of central nervous system neurites on astrocytes and Schwann cells as compared with nonglial cells in vitro. J Cell Biol. 1985;100(1):198–207. PMID: 3880751.
Shigyo M, Tohda C. Extracellular vimentin is a novel axonal growth facilitator for functional recovery in spinal cord-injured mice. Sci Rep. 2016;6(February):28293. doi: 10.1038/srep28293.
Wang H, Katagiri Y, McCann TE, Unsworth E, Goldsmith P, Yu Z-X, et al. Chondroitin-4-sulfation negatively regulates axonal guidance and growth. J Cell Sci. 2008;121(18):3083–91. doi: 10.1242/jcs.032649.
Molofsky A V, Kelley KW, Tsai H-H, Redmond SA, Chang SM, Madireddy L, et al. Astrocyte-encoded positional cues maintain sensorimotor circuit integrity. Nature. 2014;509(7499):189–94. doi: 10.1038/nature13161.
Chu T, Zhou H, Li F, Wang T, Lu L, Feng S. Astrocyte transplantation for spinal cord injury: Current status and perspective. Vol. 107, Brain Research Bulletin. 2014. p. 18–30. doi: 10.1016/j.brainresbull.2014.05.003.
Anderson MA, Burda JE, Ren Y, Ao Y, O』Shea TM, Kawaguchi R, et al. Astrocyte scar formation aids central nervous system axon regeneration. Nature. 2016;0(1):1–20. doi: 10.1038/nature17623.
Tyzack GE, Sitnikov S, Barson D, Adams-Carr KL, Lau NK, Kwok JC, et al. Astrocyte response to motor neuron injury promotes structural synaptic plasticity via STAT3-regulated TSP-1 expression. Nat Commun. 2014;5:4294. doi: 10.1038/ncomms5294.
Macias MY, Syring MB, Pizzi MA, Crowe MJ, Alexanian AR, Kurpad SN. Pain with no gain: Allodynia following neural stem cell transplantation in spinal cord injury. Exp Neurol. 2006;201(2):335–48. doi: 10.1016/j.expneurol.2006.04.035.
Davies JE, Huang C, Proschel C, Noble M, Mayer-Proschel M, Davies SJA. Astrocytes derived from glial-restricted precursors promote spinal cord repair. J Biol. 2006;5(3):7. doi: 10.1186/jbiol35.
Davies JE, Pr schel C, Zhang N, Noble M, Mayer-Pr schel M, Davies SJA. Transplanted astrocytes derived from BMP- or CNTF-treated glial-restricted precursors have opposite effects on recovery and allodynia after spinal cord injury. J Biol. 2008;7(7):24. doi: 10.1186/jbiol85.
Teshigawara K, Kuboyama T, Shigyo M, Nagata A, Sugimoto K, Matsuya Y, et al. A novel compound, denosomin, ameliorates spinal cord injury via axonal growth associated with astrocyte-secreted vimentin. Br J Pharmacol. 2013;168(4):903–19. doi: 10.1111/j.1476-5381.2012.02211.x.
所有分享及看法僅限專業人士交流及參考
參考及圖片等來源於網絡,版權歸原作者所有
微信公眾號「丁香葉」ID:dxyeyx