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研究人员发现脊髓损伤后神经元再生的新途径

专门用于信息传输的动态网络通常由多个组件组成,不仅包括例如计算机之类的主处理器,还包括众多支持应用程序和服务。人的神经系统在本质上非常相似-神经元(如计算机)处理并传输信息,通过轴突将分子信号发送到其他神经元,所有这些神经元都由非神经元成分(包括一系列称为神经胶质细胞)支持。

胶质细胞执行各种支持和维持功能,特别是一种类型的星形胶质细胞具有在受损神经元周围形成疤痕组织的独特能力。疤痕组织的存在与对受脊髓损伤的成熟神经元的再生具有抑制作用。但是,最近的证据表明这些抑制作用是可逆的,在一项新的研究中,坦普尔大学(LKSOM)和宾夕法尼亚大学的Lewis Katz医学院的科学家表明,星形胶质细胞实际上可以在其中发挥重要作用。促进神经元修复。

Shriners医院儿科研究中心解剖学和细胞生物学教授Li Shuxin Li博士解释说:“我们发现神经胶质细胞具有与葡萄糖代谢有关的代谢转换,当触发时会逆转对生长的抑制作用并促进轴突再生。”在LKSOM担任该新研究的高级研究员。

这项研究于9月16日发表在《细胞代谢》杂志上,该研究首次建立了神经胶质细胞葡萄糖代谢与中枢神经系统受损神经元功能再生之间的联系。

李博士及其同事与宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院的高级研究员宋元权博士,病理学和实验室医学助理教授合作,着手研究神经胶质细胞诱导的瘢痕组织形成如何影响轴突再生。 ,同时使用飞行和鼠标轴突损伤模型。在最初的实验中,他们证实了先前的研究表明,神经胶质细胞活性对轴突再生的负面影响确实是可逆的。但是研究人员还发现,对轴突再生的正面和负面影响之间的转换与神经胶质细胞的代谢状态直接相关。

在果蝇的后续实验中,研究人员专门研究了糖酵解(负责葡萄糖分解的代谢途径),并发现仅在神经胶质细胞中单独上调该途径足以促进轴突再生。在小鼠中观察到相同的结果。在飞行和小鼠模型中的进一步研究导致鉴定出两种葡萄糖代谢产物,乳酸和羟基戊二酸酯,它们是神经胶质从抑制反应转变为刺激反应的关键介质。

李博士说:“在苍蝇模型中,当我们将乳酸应用于受损的神经元组织时,我们观察到轴突再生和功能恢复的显着改善。” “我们还发现,与未治疗的动物相比,在受伤的小鼠中,乳酸治疗可显着改善运动能力,恢复一定的行走能力。”

李博士及其同事研究了乳酸和羟基戊二酸酯增强轴突再生的特定途径。实验表明,激活神经胶质细胞后,它们释放出葡萄糖代谢产物,该代谢产物随后附着在神经元表面上称为GABAB受体的分子上,从而激活刺激轴突生长的神经元通路。

李博士说:“我们的发现表明,乳酸引起的GABA B受体活化可能在脊髓损伤后的神经元恢复中起关键作用。” “此外,该过程是由代谢转换为有氧糖酵解驱动的,这特别导致了乳酸和其他葡萄糖代谢产物的产生。”

研究人员计划下一步测试大型动物中乳酸和相关分子的再生能力,并确定哪种分子最有效地促进再生。李博士说:“我们工作的下一个阶段可能为将来受脊髓损伤的人类患者进行转化研究奠定基础。”

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