科学家发现，蝾螈尾部损伤会激活大脑中的远端神经元以促进再生

美西钝口螈以其广泛的器官和身体部位再生能力而闻名，包括脊髓。然而，关于脊髓再生的研究主要集中在损伤部位附近的蝾螈细胞上，这使得大脑在再生中的作用相对神秘。

伍兹霍尔海洋生物实验室（MBL）的研究人员的一项新研究表明，激活蝾螈大脑中的一组特定神经元对尾巴再生至关重要。

他们的发现指出，一组类似的神经元可能会影响哺乳动物的再生反应。这项由MBL副科学家Karen Echeverri领导的研究发表在npj再生医学上。Echeverri说：“有时我们认为损伤和再生只是损伤部位的局部反应，那里的细胞发生了什么，我们忘记了我们身体里的一切实际上都是由我们的大脑控制的。”。埃切韦里说：“我们大脑中发生的事情可能是人类在再生组织（如肝脏）和不再生组织（像大多数其他器官）中发生的情况的区别。”。这项新研究深入研究了一组特定神经元的活动，这些神经元将轴突从端脑（蝾螈大脑前部附近的区域）延伸到下丘脑（靠近底部的区域）。

当被激活时，一种名为细胞外调节激酶或Erk的蛋白质会引发分子链反应，导致基因表达的变化。Echeverri及其合作者此前发现，脊髓损伤后，神经系统支持细胞（称为胶质细胞）中的Erk水平升高。

这一次，研究人员发现，在几种类型的损伤（包括尾部和肢体截肢）后，端脑神经元组的Erk活性增加。阻止Erk在大脑中正常工作会导致再生尾巴明显变短。

在下丘脑中，神经元增加了一种名为神经降压素的蛋白质的产生，研究人员还发现这种蛋白质对再生很重要；与埃尔克一样，当它们阻断神经降压素的作用时，美西蝾螈的尾巴会退化到明显更短的长度。

神经元首次引起了Echeverri的注意，当时她是明尼苏达大学的助理教授，研究Erk在脊髓损伤后的功能。她的一个学生Keith Sabin在蝾螈的大脑中寻找Erk，并在端脑神经元中发现了它。

当博士后研究员Sarah Walker（该论文的第一作者，现为布罗克大学）于2020年加入MBL的实验室时，Echeverri重新拾起了神经元线索。

这对夫妇现在希望研究哺乳动物大脑在受伤后是否激活了同一组神经元。他们还旨在识别在损伤部位和大脑之间传播的关键分子，并确定大脑对不同类型损伤的反应。

“它是如何理解脊髓损伤和肢体损伤的？在我们的论文中，我们比较了肢体损伤和尾部截肢，我们看到相同区域的神经元被激活了，”Echeverri说。“但我们现在需要更深入地研究这些数据，看看是否有特定于肢体的激活神经元亚群。”

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人类可以再生身体的某些部位，但只能再生皮肤、肌肉和肝脏等特定组织。但Echeverri说，即使我们的再生能力类似于美西钝口螈，我们在脊髓损伤后也需要更长的时间才能再生，因为我们是更大的生物体。

在漫长的再生过程中，人类可能更容易受到感染，甚至试图四处走动会进一步伤害自己。埃切维里说，我们有可能进化成治愈伤口和产生疤痕组织，以避免这些结果。

“这是一种理论，因为我们确实有再生的能力，”她说。“问题是，我们能否利用这种能力并使其更快地再生？”

这项研究是与美国国立卫生研究院国家人类基因组研究所转化和功能基因组学部门的合作。p