Neuron重磅：修復神經纖維的關鍵蛋白已被「捕獲」

近日，德國神經退行性疾病中心(DZNE)的科學家們在《Neuron》雜誌上發表了一項重磅研究結果：一組有助於受損神經細胞再生的蛋白質已被找到！

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2019.07.007

先前的研究認為，中樞神經系統的神經元在找到自身目標細胞完成突觸建立後便會關閉自身的生長能力。然而，最新研究表明，成年神經細胞竟然擁有再生和修復損傷的能力，這一點與新生神經細胞類似。這項成年神經元的復興機制是由波蘭大學科學家Frank Bradke教授課題組發現的。

Frank Bradke教授

Bradke表示，儘管這一研究結果的發現是驚人的。但還要另提一句的是成年神經細胞和新生神經細胞的生長機制是不同的。研究人員們發現在新生神經細胞中啟動生長的某些蛋白質至關重要，不論在哪個發育階段，這些蛋白質都是生長能力的關鍵調節因子。它們作用於細胞的支持結構，從而觸發動態過程，同時這也是細胞生長和再生的先決條件。

然而事實上，神經元只在胚胎髮育階段表現出生長能力。在這個階段，神經元形成軸突，以便連接和傳輸信號。而當神經系統發育到成年階段時，神經元受傷後，其生長和再生能力就會減弱。只有「外圍」的神經元，例如手臂和腿部的神經元，才有修復受損連接的可能性。但是如果脊髓中的軸突被切斷，神經元也就不會再生。因此，神經衝動的通路異常，往往可能導致癱瘓和其他嚴重殘疾發生。

「很長一段時間以來，我們一直想知道是否有可能重新激活神經細胞在早期發育階段表現出來的生長潛能，復刻這一過程可能是觸發成年神經元再生的方法。」該研究主要作者、Bradke課題組的博士後研究員Sebastian Dupraz說。

那麼新生神經細胞生長的關鍵蛋白到底是什麼呢？

圖片來源：DZNE

近年來，波恩的科學家們發現了影響神經元生長的各種因素。肌動蛋白解聚因子/絲切蛋白家系（actin depolymerizing factor/cofilins，ADF/cofilin）的蛋白質被證明在神經元的生長中發揮了關鍵的作用。在胚胎髮育的過程中，這些蛋白分子控制細胞突起的形成，最終演變成軸突。「在我們的研究中，我們發現這些蛋白質分子也能促進成年神經元的生長和受損後再生。」Dupraz說。

在該研究中，研究人員們觀察了小鼠和大鼠的背根神經節，並利用延時成像、體內成像和全載分析表明，神經元的軸突再生是由肌動蛋白周轉增加引起的。肌動蛋白分子屬於分子支架的一種，賦予細胞形態和穩定性。ADF/cofilin通過切斷肌動蛋白活性，改變細胞結構，控制肌動蛋白的轉化率，維持脊髓損傷後神經元軸突再生。

這些發現揭示了肌動蛋白動力學調節在軸突再生過程中的核心作用，並闡明了中樞神經系統創傷後軸突生長的核心機制。因此，肌動蛋白或為未來再生干預的關鍵過程。

至於研究者為什麼選擇了背根神經節，是因為背根神經節連接脊髓和周圍神經系統。背根神經節的神經細胞有兩個軸突：一個中心軸突和一個外圍軸突。眾所周知，周圍軸突損傷後可再生。其實中央軸突也可以再生，但前提是它的外圍對應物此前受到過損害。但至於為什麼存在這樣的分子機制就尚不得知了，Bradke表示「我們將在未來對此進行研究」。

總之該項研究的發現為未來的治療奠定了基礎，有望加快脊髓損傷後治療。但神經元生長和再生的發現是一個漫長的過程，真正研究明白了、落地到臨床上，人們還有很長的路要走，還請相信科學，耐心等待！

End

參考資料：

[1] Researchers identify key proteins for the repair of nerve fibers

[2] ADF/Cofilin-Mediated Actin Turnover Promotes Axon Regeneration in the Adult CNS

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