西达赛奈医学中心的科学家发现脊髓中存在一种令人惊讶的修复系统，这可能为治疗瘫痪、中风以及多发性硬化症等疾病开辟新途径。他们发现，位于实际损伤部位远处的特殊支持细胞——星形胶质细胞，在损伤发生后会迅速启动修复机制。这些"病灶远程星形胶质细胞"会释放CCN1蛋白质信号，重新编程免疫细胞，使其高效清除含脂肪的神经碎片。
"星形胶质细胞是中枢神经系统（大脑和脊髓）疾病与失调的关键反应者，"本研究的资深作者、西达赛奈医学中心生物医学科学和神经学助理教授、神经科学家Joshua Burda博士说。"我们发现，远离损伤部位的星形胶质细胞实际上有助于驱动脊髓修复。我们的研究还揭示了这些独特的星形胶质细胞用来向免疫系统发出信号，以清除损伤产生的碎片的一种机制，这是组织愈合过程中的一个关键步骤。"
研究团队将这些细胞命名为"损伤远端星形胶质细胞"（lesion-remote astrocytes, LRAs）。他们还识别出了几个不同的亚型。该研究首次解释了一个亚型如何能够从远处检测到损伤，并以支持恢复的方式做出反应。
脊髓如何对损伤做出反应
脊髓是一束从大脑向下延伸至背部的长条形神经组织。其内部区域称为灰质，包含神经细胞体和星形胶质细胞。包围着灰质的是白质，由星形胶质细胞和在大脑与身体其他部位之间传递信号的长神经纤维组成。星形胶质细胞有助于维持稳定的环境，使这些信号能够正常传输。
当脊髓受伤时，神经纤维会被撕裂。这可能导致瘫痪，并扰乱触觉和温度等感觉。受损的纤维分解成碎片。在大多数组织中，炎症仅限于受伤区域。然而，在脊髓中，神经纤维可以跨越很长的距离，因此损伤和炎症可以扩散到远超原始损伤部位的地方。
损伤远端星形胶质细胞与免疫清除
在涉及脊髓损伤小鼠的实验中，研究人员发现LRA在促进修复方面发挥着关键作用。他们还发现了强有力的迹象表明，相同的过程也发生在人类患者的脊髓组织中。
一种LRA亚型会产生一种名为CCN1的蛋白质。这种分子向称为小胶质细胞的免疫细胞发送信号。
"小胶质细胞的一个功能是充当中枢神经系统中的首席垃圾收集器，"Burda说。"组织损伤后，它们会吞噬神经纤维碎片——这些碎片富含脂肪，可能导致它们出现某种'消化不良'。我们的实验表明，星形胶质细胞产生的CCN1信号会促使小胶质细胞改变其新陈代谢，以便更好地消化所有这些脂肪。"
据Burda称，这种改善后的碎片清除能力可能有助于解释为什么一些患者在脊髓损伤后会出现部分、自发的恢复。当研究人员消除星形胶质细胞来源的CCN1后，愈合过程显著减弱。
"如果我们移除星形胶质细胞的CCN1，小胶质细胞会吞噬，但不会消化。它们会召唤更多的小胶质细胞，这些细胞同样只吞噬却不消化，"Burda说。"会形成充满碎片的大团块，加剧脊髓上下区域的炎症。而当这种情况发生时，组织修复效果就会变差。"
对多发性硬化症和脑损伤的意义
当科学家检查多发性硬化症患者的脊髓样本时，他们观察到了相同的与CCN1相关的修复过程。Burda指出，这些基本的修复原理可能广泛适用于影响大脑或脊髓的损伤。
"星形胶质细胞在中枢神经系统愈合中的作用被严重低估了，"生物医学科学系主任David Underhill博士说。"这项工作强有力地表明，损伤远端星形胶质细胞为限制慢性炎症、增强有功能意义的再生以及促进脑和脊髓损伤及疾病后的神经功能恢复提供了一条可行的途径。"
Burda目前正致力于开发利用CCN1通路来改善脊髓愈合的策略。他的团队也在研究星形胶质细胞CCN1如何影响炎症性神经退行性疾病和衰老过程。
其他来自西达赛奈医学中心的作者包括Sarah McCallum、Keshav B. Suresh、Timothy S. Islam、Manish K. Tripathi、Ann W. Saustad、Oksana Shelest、Aditya Patil、David Lee、Brandon Kwon、Katherine Leitholf、Inga Yenokian、Sophia E. Shaka、Jasmine Plummer、Vinicius F. Calsavara和Simon R.V. Knott。
其他作者包括Connor H. Beveridge、Palak Manchandra、Caitlin E. Randolph、Gordon P. Meares、Ranjan Dutta、Riki Kawaguchi和Gaurav Chopra。
资金支持：这项工作得到了以下机构的支持：美国国立卫生研究院（NIH）5R01NS128094、R00NS105915、K99NS105915（授予J.E.B.）、F31NS129372（授予K.S.）、K99AG084864（授予S.M.）、R35 NS097303和R01 NS123532（授予R.D.）、R01MH128866、U18TR004146、P30 CA023168以及ASPIRE Challenge and Reduction-to-Practice奖（授予G.C.）；美国瘫痪退伍军人研究基金会（授予J.E.B.）；Wings for Life（授予J.E.B.）；西达赛奈医学中心神经科学与医学中心博士后奖学金（授予S.M.）；美国神经学学会神经科学研究奖学金（授予S.M.）；加州再生医学研究所博士后奖学金（授予S.M.）；美国国防部通过同行评审的阿尔茨海默病研究项目授予的USAMRAA奖W81XWH2010665（授予G.C.）；Arnold O. Beckman博士后奖学金（授予C.E.R.）；同时感谢由NIH资助的普渡大学癌症研究中心（基金号P30 CA023168）。