一项新的研究展示了一张全面的地图，详细说明了参与斑马鱼脊髓再生的所有细胞类型。引人注目的是，这项研究发现，为了使脊髓完全再生，受损神经元的存活和适应性是至关重要的。有趣的是，尽管可以产生新神经元的干细胞之前被认为是这一过程中的关键角色，但这项研究表明，它们实际上扮演的是一种支持角色，而不是主要驱动者。
斑马鱼属于一种独特的脊椎动物，它们具备完全愈合切断脊髓的非凡能力。深入了解这一再生过程可能为人类脊髓损伤的潜在治疗铺平道路，这种损伤可能导致长时间的感觉和运动丧失。
最近，来自圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员开发了一本详细的图集，说明了不同细胞如何协同工作以促进斑马鱼的脊髓再生。令人瞩目的是，该研究强调了受损神经元的存活和适应能力对脊髓完全恢复的重要性。与长期以来认为干细胞是这一过程核心的假设相反，该研究揭示了它们在再生中扮演的是补充角色。
研究结果于8月15日星期四发表在《自然通讯》杂志上。
与人类和其他哺乳动物的脊髓损伤不同——在这些情况下，受损的神经元通常会死亡——斑马鱼的受损神经元在受伤后显著改变其功能，以确保首先生存。随后，它们在协调愈合过程中扮演关键角色，正如研究人员所示。尽管科学家们已经知道斑马鱼的神经元可以在脊髓损伤后存活，但这项研究揭示了这种存活背后的机制。
“我们的研究表明，我们希望在人体中实现的几乎每一个神经修复方面都在斑马鱼中自然发生，”高级作者、发育生物学副教授Mayssa Mokalled博士评论道。“我们惊讶地发现，保护和修复机制在受伤后立刻被激活。这些保护机制似乎使神经元能够承受伤害，并展现出一种自发的可塑性——即功能上的灵活性——从而支持新的神经元的再生，以实现完全恢复。我们的研究发现了潜在的基因靶标，可以帮助增强人类和其他哺乳动物细胞的可塑性。”
通过观察不同细胞类型在再生过程中的变化角色，Mokalled及其团队发现，存活受损神经元在受伤后立即适应和重编程的能力对启动脊髓再生至关重要。如果这些存活的神经元受到干扰，斑马鱼即使在再生干细胞仍然存在时，也失去了正常游泳的能力。
当人类和其他哺乳动物的脊髓受到压迫或切断时，会触发有害的过程，导致神经元死亡，并为修复机制创造不利环境。这种神经元毒性可能解释了在利用干细胞治疗人类脊髓损伤时所面临的挑战。这项研究提出，成功的脊髓损伤治疗应该集中于保护受损神经元，而不是优先考虑干细胞基础的再生。
“Mokalled解释道：‘神经元自身无法在没有与其他细胞连接的情况下生存。在斑马鱼中，似乎切断的神经元能够应对损伤压力，因为它们的适应能力使它们在受伤后能够迅速建立新的局部连接。我们认为这是一种临时策略，帮助保护神经元不致死亡，并在主要脊髓重建时维持神经网络。’”
一些证据表明，这种适应能力在哺乳动物神经元中可能存在，尽管处于不活跃状态，为新疗法提供了潜在途径，研究人员表示。
“我们乐观地认为，通过确定斑马鱼中负责这种保护机制的基因——人类基因组中也发现了类似版本——我们能够找到保护人类神经元的方法，以防止脊髓损伤后观察到的大规模细胞死亡，”她表示。
虽然这项研究主要关注神经元，但Mokalled指出，脊髓再生是极其复杂的。未来的工作将探索一个新的细胞图集，以进一步理解其他细胞类型在脊髓再生中的作用，包括中枢神经系统中的非神经胶质细胞以及各种免疫系统和血管细胞。正在进行的研究还将比较斑马鱼中发现的结果与小鼠和人类等哺乳动物神经组织中的结果。
