科學家們首次繪製出斑馬魚神經細胞的詳細圖譜。該圖譜揭示了這些特殊魚類如何能夠徹底修復被截斷的脊髓，這可能為人類脊髓損傷的治療策略提供重要線索。這項研究發表於8月15日的《自然•通訊》期刊（Nature Communications）。
幹細胞不是唯一因素
透明細小的斑馬魚（zebrafish）是少數能夠徹底修復斷裂脊髓的脊椎動物之一。這個特殊群體還包括蠑螈和墨西哥隱鰓魚等有尾兩棲動物，以及類似鰻魚的七鰓鰻。對於人類來說，脊髓損傷可能會徹底改變生活，造成永久性的感覺或運動功能喪失，這在一定程度上是因為受損的神經細胞死亡所致。
當斑馬魚的脊椎受損時，受損的神經細胞會戲劇性地改變它們的細胞功能，並在促進癒合過程中扮演新的核心角色。
科學家們已經知道斑馬魚的神經細胞能在脊髓受傷後存活，而這項新研究揭示了它們是如何做到的。
斷裂神經細胞本身的存活和適應能力對於脊髓的完全再生至關重要。意外的是，原本被認為是再生核心、能夠形成新神經細胞的幹細胞，在這裏其實更多地扮演了輔助的角色。另一組具有防傷害功能的神經細胞則起到了領頭作用。
「我們發現，大部份我們試圖在人類身上實現的神經修復，在斑馬魚身上自然就會發生，」華盛頓大學醫學院的發育生物學家、研究共同作者 Mayssa Mokalled 在一份聲明中表示。「我們驚訝地觀察到，強大的神經保護和修復機制會在受傷後立即啟動。」
研究團隊相信，這些保護機制首先讓神經細胞在受傷後存活下來。隨後，這些細胞展現出「自發的可塑性」，即在其功能上的靈活性，這為斑馬魚提供了時間來重新生長出必要的新神經細胞，從而達到完全康復。
「我們的研究確定了基因目標，這將幫助我們在人類和其它哺乳動物的細胞中促進這種可塑性」，Mokalled 說。
通過描繪參與再生過程的各種類型細胞的角色變化，研究團隊發現，存活的受傷神經細胞的靈活性及其在受傷後立即重新編程的能力，是完全再生脊髓所需的事件鏈的關鍵起點。如果受傷後存活的神經細胞失去功能，即使具有再生功能的幹細胞依然存在，斑馬魚也無法恢復其正常的游泳能力。
對受損神經元的毒害
在人類及其它哺乳動物中，若脊髓的長距離神經纖維受到切斷或壓迫，會引發一系列有害事件，造成神經元死亡，並使脊髓環境變得對修復機制極為不友善。這種對神經元的毒害可能解釋了為何利用幹細胞治療人類脊髓損傷的試驗並未能取得預期成效。新的研究報告建議，治療人類脊髓損傷的新方法應從如何挽救那些受損神經元、從而使之免於死亡著手。
「神經元若無法與其它細胞建立連結，便無法存活」，Mokalled表示。「在斑馬魚身上，我們認為被切斷的神經元能夠克服創傷帶來的壓力，因為它們的適應性讓它們能在受傷後立即建立新的局部連結。我們的研究指出，這是一種暫時性的機制，能夠贏得時間，保護神經元使其免於死亡，同時讓系統在重建和修復主要脊髓的同時，保持神經迴路的完整。」
有證據顯示，這種癒合能力雖然存在於哺乳動物的神經元中，但卻處於休眠狀態。團隊認為，發掘這些能力可能是開發新療法的關鍵。「我們樂觀地認為，識別斑馬魚中負責這一保護機制的基因——這些基因的不同版本也存在於人類基因組中——將有助於我們找到方法，保護人類神經元免受脊髓損傷後所引發的大量細胞死亡」，Mokalled 說。
儘管這項研究主要關注神經元，脊髓再生實則是一個極為複雜的過程。未來的研究將可能深入探討這個新的細胞圖譜，以理解在脊髓再生過程中其它細胞類型的角色。
團隊特別針對一些被稱為膠質細胞的非神經細胞在中樞神經系統中的功能，以及免疫細胞的作用特別感興趣。目前正在進行的研究，包括將斑馬魚的研究結果與老鼠和人類神經組織中的情況進行比較。◇
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