Building 'cellular bridges' for spinal cord repair after injury

在小鼠实验中，科学家将一种特定类型的重组蛋白引入脊髓损伤部位，该区域已被周细胞大量浸润。研究显示，当周细胞接触这种蛋白后会改变形态，抑制某些分子产生的同时分泌其他分子，形成支持轴突再生的"细胞桥梁"——轴突是神经细胞体传递信息的细长突起。

研究人员观察到，接受单次生长因子蛋白注射的受伤小鼠出现轴突再生，其后肢运动功能也得到恢复。一项人类细胞实验表明该效果不仅限于小鼠。

"这项发现还有更多值得探索和扩展的空间，但随着研究深入，我们越发震惊于这种单次治疗的强大效力，"资深研究作者、俄亥俄州立大学医学院神经科学副教授安德烈亚·特德斯基表示，"该发现不仅适用于脊髓损伤，对脑损伤、中风及神经退行性疾病同样具有启示意义。"

研究强调了血管修复对脊髓损伤后神经功能恢复的重要性。

"脊髓损伤的严重性不仅在于阻碍信息传递，更因为所有血管结构和功能都遭到破坏，"第一作者、俄亥俄州立大学神经科学助理教授孙文静（音）解释，"即使能重建神经元连接，若不能修复其他受损系统，整体效果仍无法最大化。"

该研究于4月18日发表于《分子治疗》期刊。

先前认为周细胞阻碍脊髓损伤恢复的研究，曾建议清除损伤部位的周细胞以促进修复。但癌症研究显示，当周细胞接触血小板衍生生长因子BB（PDGF-BB）时特性会改变——这正是肿瘤生成自身血液供应的机制之一。在癌症治疗中，目标是阻断PDGF-BB信号。

早期神经科学研究也表明周细胞具有高度"可塑性"，能敏锐响应微环境变化——包括PDGF-BB的存在。特德斯基团队利用这种细胞-蛋白关系稳定脊髓损伤周围血管系统，意外发现新生血管为再生轴突建立了引导路径。

通过影像学研究，团队证明脊髓横断后周细胞会逐渐迁移至损伤部位，但未能促进功能性血管生长以支持轴突再生。

在细胞培养实验中，研究人员铺设周细胞"地毯"，添加PDGF-BB后覆盖成年小鼠感觉神经元层，24小时内观测到轴突生长量接近正常健康水平。

单独使用PDGF-BB无法达成该效果。实验表明周细胞与生长因子协同重组了纤连蛋白——这种多功能粘附糖蛋白在组织修复、细胞附着和运动中起关键作用。周细胞自身也变得更细长。

"这些细胞会渗透并沉积在损伤中心。它们形成的细长纤维结构更有利于轴突跨越损伤区再生，"特德斯基解释道。

"为验证临床适用性，我们在经PDGF-BB处理的人源周细胞上培养小鼠神经元，同样触发促生长效应，表明这可能是跨物种的普遍现象。"

在动物实验中，研究人员等待脊髓损伤7天（相当于人类约9个月）后单次注射PDGF-BB。损伤四周后的组织分析显示，相比对照组，治疗组产生显著的轴突再生。

"当观察这些跨越损伤区的周细胞结构时，我们发现治疗促进了'桥梁'形成。绝大多数再生轴突都能沿着PDGF-BB诱导的细胞桥梁穿越损伤区，"孙文静说。

电生理和行为评估显示，PDGF-BB治疗组动物损伤区远端出现感觉活动，后肢控制力优于对照组。它们对非疼痛刺激的敏感性降低，表明未出现脊髓损伤常见的神经性疼痛。

修复过程中炎症蛋白分析表明，PDGF-BB不仅促进轴突再生，还能减轻炎症。RNA测序显示脊髓损伤虽降低周细胞基因表达，但细胞保持核心特性未转化，未变成可能破坏损伤环境的其他细胞类型。

"某些经典周细胞标记物减少，但获得了与重建细胞桥梁和功能血管相关的新功能，"孙文静指出，"从基因特征看，它们仍属于周细胞范畴。"

鉴于团队先前发现加巴喷丁可促进脊髓损伤后神经回路再生，孙文静认为可考虑联合疗法："既能用药物调节神经元内在特性，又能通过改变非神经元环境创造更有利的生长基质。"

后续将研究PDGF-BB的最佳给药时机（考虑周细胞迁移时间）、理想浓度及缓释给药系统。

该研究获美国国家神经疾病与中风研究所及俄亥俄州立大学慢性脑损伤项目资助。合作者包括俄亥俄州立大学的埃利奥特·迪昂、法比奥·拉雷多等研究人员，以及凯斯西储大学的杰里·西尔弗。