神经

再生受损视神经的新靶标---锌离子

作者:佚名 来源:生物谷 日期:2017-01-11
导读

         2017年1月5日/生物谷BIOON/---二十多年来,科学家们尝试着利用不同的生长因子和/或试剂克服天然的生长抑制来再生受损的视神经。

关键字:  神经 | 锌离子 

        2017年1月5日/生物谷BIOON/---二十多年来,科学家们尝试着利用不同的生长因子和/或试剂克服天然的生长抑制来再生受损的视神经。但是在最好的情形下,这些方法仅让大约1%的受损的视神经纤维再生和重新连接到大脑;大多数再生的神经元最终都死亡了。如今,在一项新的研究中,来自美国波士顿儿童医院的研究人员在一种模式小鼠体内证实一种全新的方法---螯合由于视神经损伤释放出的锌离子---让神经元存活得更长,而且很可能是永久性地存活,同时让轴突再生水平显著提高。相关研究结果于2017年1月2日在线发表在PNAS期刊上,论文标题为“Mobile zinc increases rapidly in the retina after optic nerve injury and regulates ganglion cell survival and optic nerve regeneration”。

        如果经证实这种方法也可在人体中适用的话,那么它可能极大地有益于患上视神经受损、青光眼和可能脊髓损伤等疾病的病人。锌离子螯合剂已经存在,而且可能潜在地通过全身给药或注射到眼睛中加以使用。

        视神经将来自眼睛中的视觉信息携带到大脑中。它是由被称作视网膜神经节细胞的神经元延伸出的轴突组成的。正常情形下,当视神经遭受损伤时,这些神经元死亡,但是到底是什么杀死它们一直是未知的。

        论文共同通信作者、波士顿儿童医院神经外科Larry Benowitz博士说,“至少有200项研究尝试着理解是什么让这些神经元死亡。即便它们存活下来,它们通常也不能够再生它们的连接。”

        论文共同通信作者、波士顿儿童医院神经外科Paul Rosenberg博士一直在研究锌离子在神经细胞死亡中的作用。他提出研究视网膜中的锌离子。

        锌离子激增

        锌离子是很多细胞功能所必需的。在许多神经元中,锌离子与这些细胞用来与其他细胞进行通信的神经递质一起在突触中被包裹在微小的囊泡内。在正常情形下,锌离子受到严格控制,这是因为高水平的锌离子对细胞产生毒害作用。

        在小鼠实验中,研究人员观察到在视神经遭受损伤后,锌离子水平显著增加。令人吃惊的是,这种增加并不是发生于这些受损的视网膜神经节细胞本身,而且发生于与它们进行通信的细胞,即被称作无长突细胞(amacrine cell)的中间神经元。这种锌离子水平激增在遭受这种损伤一小时内发生。两到三天后,锌离子会转移到视网膜神经节细胞中,仅到这时,这些细胞才开始死亡。

        促进存活和再生

        尽管之前已发现锌离子与细胞死亡存在关联,但是这是第一项研究证实靶向锌离子能够保护眼睛中受损的神经元,协助再生整个视神经中的轴突,而且这也是首次在活的模式动物体内证实这些靶向锌离子的效果。

        Benowitz说,“当我们利用锌离子螯合剂时,我们能够让大约40%的受损的神经元存活几个月,而且很可能无限期地存活。生长因子和存活因子仅有短暂的效应;它们并不真正地阻止这种细胞死亡过程。如果你使用合适的剂量,并且持续地递送锌离子螯合剂,那么你可能让一半的视网膜神经节细胞存活下来。”

        研究人员也观察到这些神经元的轴突大量地再生。在接受治疗的小鼠体内,数百个轴突延伸远远超过视神经的损伤位点,而在未加治疗的小鼠体内,仅有少量的轴突再生。锌离子螯合剂与剔除基因PTEN降低自然的生长抑制组合使用会进一步增强这种再生能力。

        研究人员利用多种试剂可视化观察到视网膜细胞内的锌离子水平增加,和螯合锌离子。这些试剂包括论文共同作者Stephen Lippard博士新开发的一些化合物。

        除了使用锌离子螯合剂外,Benowitz、Rosenberg和论文第一作者Yiqing Li博士测试了其他的遗传方法和药物方法来自阻止锌离子进入这些视网膜神经节细胞中。这些方法也增加细胞存活。Li说,“所有你需要做的就是阻止锌离子跨过突触进入视网膜神经节细胞。”(生物谷 Bioon.com)

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Mobile zinc increases rapidly in the retina after optic nerve injury and regulates ganglion cell survival and optic nerve regeneration

        Yiqing Li, Lukas Andereggen, Kenya Yukia,c, Kumiko Omuraa,c, Yuqin Yina,c, Hui-Ya Gilberta,c, Burcu Erdogana, Maria S. Asdouriana, Christine Shrocka, Silmara de Limaa,c, Ulf-Peter Apfeld, Yehong Zhuob, Michal Hershfinkele, Stephen J. Lippardd, Paul A. Rosenbergc,f,g,1,2, and Larry Benowitz

        doi:10.1073/pnas.1616811114

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