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如果肌动蛋白丝被切断 也可以修复切断的神经

当脊髓中的神经纤维被切断时,其修复可能需要切断其他东西:肌动蛋白。在中枢神经系统的成熟神经元中,肌动蛋白是稳定的。也就是说,肌动蛋白丝逐渐形成静态排列,不再需要动态重新配置自身以适应年轻的发展。但是,这些成熟的神经元可以重新获得年轻的肌动蛋白重构动力。而且,一点也不巧合,成熟的神经元可能会再次具有生长轴突的能力,这种轴突可以在重新建立失去的突触连接后修复受损的神经。

肌动蛋白的生长友好型动态重构始于肌动蛋白解聚,可以通过上调肌动蛋白解聚因子(ATF)/ cofilin家族中蛋白质的活性来刺激成熟神经元。为了测试这种上调方法在神经修复中的潜力,德国神经退行性疾病中心(DZNE)的科学家使用了小鼠和大鼠的神经损伤模型。

特别是,由DZNE的弗兰克·布拉德克(Frank Bradke)博士,教授兼小组负责人领导的科学家们对属于背根神经节的神经元的肌动蛋白动力学进行了实验。这是一束神经元,将脊髓与周围神经系统连接。

DZNE科学家最近的发现表明老的神经元可以像发育中的神经元一样在受伤后再生长,因此,DZNE科学家关注分子水平上的形态发生转化。科学家发现成熟和发育中的神经元都共享分子机制。然而,在成熟的神经元中,这种机制会随着废弃而变得摇摇欲坠。

8月7日发表在《神经元》杂志上的论文(“ ADF / Cofilin介导的肌动蛋白周转促进成人中枢神经系统轴突再生 ”)中对这些机制及其可能的恢复进行了描述。

该文章的作者写道:“基因丧失和功能获得实验,然后进行延时显微镜,体内成像和整体分析表明,轴突再生是肌动蛋白周转率提高的动力。” “肌动蛋白解聚因子(ADF)/ cofilin通过其肌动蛋白切断活性来控制肌动蛋白更新,以维持脊髓损伤后轴突的再生。”

这一发现将ADF / cofilin定位为轴突生长能力的关键调节因子,而与发育阶段无关,这一发现令Bradke感到惊讶。他说:“年轻的和成年的神经细胞共享相同的机制当然不是理所当然的。” 神经元在胚胎发育过程中显示出旺盛的生长。另一方面,成熟的神经细胞通常不生长且不能再生。我们的研究现在表明,尽管成年细胞的生长能力受到抑制,但神经元仍保持生长和再生的能力。”

科学家指出,背根神经节的细胞每个都有两个轴突:一个中央轴突和一个外围轴突。损伤后外周轴突可以再生。早已知道中央轴突也可以再生。但前提是其外围对应物先前已受损。布拉德克说:“为什么这样的顺序至今仍不清楚。” “我们将来会对此进行研究。”

文章的图形摘要,探讨了如何在中枢神经系统的成熟神经元中恢复轴突再生的潜力。[神经元]

通常,只有周围的神经元,即手臂和腿部的神经元,才具有修复受损连接的明显潜力。在中枢神经系统中,这种潜力通常仍未实现,其中断面的轴突不会重新生长,并且神经冲动的受阻途径仍然受阻。途径丢失会导致瘫痪和其他严重的残疾。

“很长一段时间以来,我们一直在想,是否有可能重新激活早期开发阶段中表现出的过程。这可能是触发成人神经元再生的一种方式,”布拉德克实验室的博士后研究员,本研究的合著者塞巴斯蒂安·杜普拉兹(Sebastian Dupraz)博士说。“在我们最近的研究中,我们发现[cofilin / ADF家族的蛋白质]驱动生长和再生”不仅在发育中的神经元中,而且在成年神经元中。

肌动蛋白丝是线状分子,有助于构建分子支架,从而赋予细胞其形式和稳定性。支架可以被cofilin / ADF家族的蛋白质部分溶解。只有当支架破裂时,神经元才能改变,生长和再生。DZNE科学家Barbara Schaffran指出:“未来的再生干预方法可能是针对肌动蛋白。”

DZNE科学家正在逐步了解神经元生长和再生的原因。这是一个漫长的过程。因此,布拉德克正在挫伤对脊髓损伤治疗快速进展的期望:“我们进行研究以为将来的治疗奠定基础。但可悲的是,在开发新的治疗方法之前,您必须耐心等待。那是很长的路要走。”

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