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Nature評論:腦創傷性損傷後的突觸可塑性增強和功能恢復

在急性腦損傷(如腦部擊打或中風)發生的一段時間內,腦細胞受到損傷並永久性喪失,進而導致其功能的喪失。目前,對此類腦損傷的治療方法十分有限,並且只有在腦損傷發生短時間內接受治療方為有效。


2018年4月6日,自日本橫濱市立大學(Yokohama City University)的研究小組發表在Science上的一項研究中表明在大腦創傷性損傷後的後期,一種能夠保護和改變神經元形態的小分子(Edonerpic Maleate)會增強突觸可塑性、恢復其功能【1】。2018年5月18日在Nature Reviews Drug Discovery上M. Teresa Villanueva對該項成果進行了專題評論【2】。

雖然成人腦中神經元的數量是一定的,但神經元之間的聯繫依舊充滿變數。大腦迴路具有突觸可塑性,起到產生和消除突觸、調整連接強度的作用。這項由Takuya Takahashi領導的科研小組表明突觸谷氨酸AMPAR(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid receptor)向突觸的傳遞是通過增強完整的感覺系統(彌補視覺損傷)來調控的。Takahashi教授解釋到,這一發現促使他們聯想到Edonerpic Maleate,這種小分子它具有促進突觸AMPAR傳遞,加速腦損傷術後康復的功能(Fig.1-2)。

Fig.1. Edonerpic maleate–induced facilitation of synaptic AMPARdelivery.

Fig. 2.Accelerated recovery of the motor function after functionalcortical reorganization.

儘管Edonerpic Maleate的安全性已在臨床一期試驗中得到了證實,但其臨床應用(後期)仍有待確定。為了探討Edonerpic Maleate對神經元功能的影響,研究人員對突觸可塑性進行了試驗。給無觸鬚的成年小鼠口服Edonerpic Maleate,每天兩次,進行為期3周的治療。結果表明,當有觸鬚存在情況下,Edonerpic Maleate會促進突觸AMPAR傳遞。進一步實驗表明,Edonerpic Maleate直接與腦衰應答調節蛋白2(collapsin response mediator protein 2,CRMP2,是一種參與突觸可塑性和學習的蛋白質)結合。CRMP2激活肌動蛋白/絲切蛋白解聚因子(actin-depolymerizing factor (ADF)/cofilin,在突觸可塑性過程中調節AMPAR的傳遞)

(Fig.3)。

Fig. 3.CRMP2 mediates edonerpic–induced functional recovery viaADF/cofilin activation.

這些結果在內囊出血獼猴模型體內試驗中得到了證實。研究者分析了模型完成指定任務的情況,發現,在恢復期(當模型表現出運動功能信號的第一時間內和當模型在急性腦損傷發生的幾個小時內),EdonerpicMaleate只在第一情況下發生了調控。Edonerpic Maleate的調控提高了腦損傷恢復的成功率,縮短了恢復時間。此外,接受治療的猴子表現出了靈巧的手部運動(包括精準抓取),但在未接受治療的猴子中幾乎未觀察到這現象(Table1, Fig.4)。

Fig. 4. Edonerpic maleate accelerates motor function recovery in nonhuman primates.

在進一步的研究計劃中,Takahashi教授透露到:最重要的一步將是在中風患者的臨床試驗中證明這種效果;另一個重要的環節將是證明這種化合物對脊髓損傷等其他疾病的影響。

研究者總結道,大多數脊髓損傷是由局部撕裂造成,但其下行通路或許是完整的。因此,功能性的皮質重組可以彌補運動功能的喪失。由於在Alzehimer疾病臨床二期試驗中,Eonerpic Maleate的安全性已經得到了證實,這種化合物可為大腦損傷提供樂觀的治療方案。

References

【1】.Abe, H. et al. CRMP2-binding compound, edonerpic maleate, accelerates motor function recovery from brain damage.Science360, 50–57 (2018).

【2】.M. Teresa Villanueva. Reconnecting the brain after injury.Nature Reviews Drug Discovery.18 May 2018; doi:10.1038/nrd.2018.83.

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