利用体内最小血管内微小细胞的灵活性可能是一种强大的脊髓修复策略，新的研究表明。
在小鼠实验中，科学家们将一种特定类型的重组蛋白引入脊髓损伤位置，这些细胞称为周细胞，已充满损伤区。一旦暴露于这种蛋白质，结果显示，周细胞会改变形状，抑制某些分子的产生，同时分泌其他分子，形成“细胞桥”，支持轴突再生——轴突是神经细胞体的细长延伸，传递信息。
研究人员观察到接受单次生长因子蛋白注射的受伤小鼠的轴突再生，动物的后肢也恢复了运动。涉及人类细胞的实验表明，结果并不限于小鼠。
“我们所能学到的还有很多，很多方面可以扩展，但我们在这方面的工作越多，就越被这一单一治疗的效力和有效性震惊，”本研究的高级作者、俄亥俄州立大学医学院神经科学副教授安德烈亚·泰德斯基说。“这一发现超越了脊髓损伤——它对脑损伤、中风和神经退行性疾病也有影响。”
研究人员表示，这项工作强调了血管修复在脊髓损伤后恢复神经功能的重要性。
“脊髓损伤之所以严重，不仅是因为它妨碍了信息在损伤处的传递，也因为所有的血管结构和功能也受到损害，”首席研究作者、俄亥俄州立大学神经科学助理教授孙文静说。“即使你能够从一端恢复神经连接，整体效果仍然无法最大化，除非你照顾好其他所有崩溃的部分。”
该研究于4月18日发表在《分子治疗》杂志上。
之前的研究表明，周细胞干扰脊髓损伤的恢复，导致一些科学家建议将其清除以帮助修复。但癌症研究表明，当周细胞暴露于一种名为血小板源生长因子BB（PDGF-BB）的蛋白时，它们的特性会发生变化——这也是肿瘤生成自身血供的一种方式。在癌症中，目的是阻断PDGF-BB信号。
早期的神经科学研究还表明，周细胞高度“可塑”，这意味着它们对微环境变化非常敏感——包括PDGF-BB的存在。泰德斯基和同事们看到有可能利用这种细胞与蛋白的关系来稳定脊髓损伤周围的血管。在此过程中，他们发现新生长出的血管为再生的轴突提供了跟随的通道。
从成像研究开始，团队显示，当脊髓被切断时，周细胞会随着时间迁移到损伤位置，但不会促进功能性血管的生长，而这些血管是支持轴突再生所需的。
在细胞培养实验中，研究人员建立了一层周细胞“地毯”，添加了PDGF-BB，然后在上面放置一层成年小鼠感觉神经元，并评估24小时内轴突生长的情况。处理后的轴突生长几乎与在正常条件下健康轴突的生长相当。
单独的PDGF-BB并未产生这一结果。相反，实验表明，周细胞与生长因子结合后重新排列纤维连接蛋白，这是一种多功能粘附糖蛋白，在组织修复、细胞附着和运动中发挥关键作用。细胞本身也会改变形状，变得更加细长。
“我们知道这些细胞会渗透并在损伤中心沉积。它们变成的这些细长纤维结构在促进轴突从一端再生到另一端并绕过损伤方面更具通透性，”泰德斯基说。
“为了扩展我们研究结果的临床相关性，我们在暴露于PDGF-BB的人类周细胞上培养小鼠神经元，这足以触发生长促进作用，表明这可能真的是一个不局限于小鼠的普遍现象。”
转向脊髓损伤动物的实验，研究人员在损伤后等待了七天——相当于成年人类约九个月——然后在损伤部位注射一次PDGF-BB。对损伤后四周的组织分析显示，PDGF-BB注射产生了强烈的轴突再生，相比之下，受伤的对照小鼠的轴突反应较弱。
“当我们观察这些跨越损伤区域的周细胞结构形成时，我们看到治疗促进了这些桥的生长。而且大多数，甚至所有这些再生的轴突都能够通过这些响应PDGF-BB施用而形成的细胞桥逃离损伤区域，”孙说。
对接受PDGF-BB治疗的受伤动物进行电生理和运动评估检测到损伤部位之外的感觉活动，并显示这些小鼠与对照小鼠相比，恢复了更好的后肢控制。这些动物对非痛苦刺激的敏感性也降低，表明它们没有经历脊髓损伤往往引发的神经性疼痛。
对修复过程中炎性蛋白存在的分析表明，PDGF-BB的施用不仅促进了轴突再生，还有助于减少炎症。RNA测序显示，脊髓损伤导致周细胞的基因表达下降，但这些细胞保留了它们的核心特性，并未转化为其他类型的细胞——例如，可能对损伤环境有破坏性的细胞类型。
“某些经典的周细胞标记物下降，但与重建细胞桥和功能血管的尝试相关的一些额外功能却增加了，”孙说。“根据我们数据中的整体基因特征，它们仍被归类为周细胞。”
由于泰德斯基、孙及其同事们之前在小鼠中已显示加巴喷丁促进脊髓损伤后的神经电路再生，因此可以考虑采用多管齐下的治疗方法，孙说。
“我们可以结合两者——用药物调节成年神经元的内在特性，以及我们在这里做的，调节非神经环境以产生提供更宽松基质让神经元生长的细胞相互作用，”她说。
还计划进行更多工作，以确定PDGF-BB施用的精确时机——假设周细胞需要一些时间迁移到损伤部位——以及治疗的理想浓度和潜在的时间释放递送系统。
这项研究得到了国家神经疾病和中风研究所以及俄亥俄州立大学慢性脑损伤项目的支持。
其他合著者包括来自俄亥俄州立大学的埃利奥特·迪翁、法比奥·拉雷多、阿莉森·奥科纳克、杰西·塞佩达、艾斯拉·哈伊卡尔、闵周、海特姆·埃尔-霍迪里、安迪·费舍尔、胡安·彭和安德鲁·萨斯，以及来自凯斯西储大学的杰瑞·西尔弗。
