脊髓损伤再生修复中的问题与挑战(2)

图2 ｜脊髓损伤病理过程[9，11-12]图注：CSPGs 为硫酸软骨素蛋白多糖

2.2 脊髓损伤治疗策略脊髓损伤导致脊髓内神经传导束中断以及神经细胞死亡。神经炎症、兴奋性毒性、瘢痕增生等继发性损伤加重了原发性损伤的范围和严重程度，使残存神经组织进一步遭受损害，严重限制了神经可塑性和组织再生。基于脊髓损伤的病理生理过程，研究人员确定了几种潜在治疗策略：①增强神经保护：减少继发性损伤；②促进再生修复：激活神经元内在再生能力，改善微环境，细胞移植，神经调控与康复训练，脑机接口，联合治疗。

2.2.1 增强神经保护，减少继发性损伤 脊髓损伤后，微环境中细胞因子、三磷酸腺苷、一氧化氮等生物分子，会激活mTOR、ERK/MAPK、PI3K/Akt 等多条信号通路，触发下游特定的信号级联反应，导致神经炎症、细胞凋亡、神经退行性病变等继发性损伤[6]。为了增强神经保护，减轻继发性损伤，诸多抑制免疫反应、神经炎症的药物被用于脊髓损伤的治疗。这些药物包括非类固醇抗炎药、二甲胺四环素、环孢素A 以及皮质类固醇激素等。急性脊髓损伤早期甲基强的松龙冲击疗法存在争议，因为临床试验显示大剂量甲基强的松龙并没有改善感觉、运动功能，而消化道出血、呼吸道感染等并发症的发生率却明显增高[13]。在脊髓损伤动物模型中，二甲胺四环素可以减少神经元和少突胶质细胞凋亡，减少小胶质细胞激活和神经炎症，缓解脊髓损伤后的功能缺陷[14]。但是二甲胺四环素治疗急性脊髓损伤的Ⅱ期临床试验并未显示出明显的功能改善，免疫抑制剂环孢霉素A 也有类似矛盾的结果[15]。总体而言，传统神经保护药物在临床试验中效果并不理想，甚至是停滞不前。

近年来，研究人员开发出一些新型治疗方案，在临床前研究中显示出良好的神经保护作用，为临床脊髓损伤的治疗提供了新视角。敲除小胶质细胞电压门控质子通道Hv1，可以抑制脊髓损伤后小胶质细胞活化，减少促炎细胞因子产生、少突胶质细胞凋亡以及囊性空腔的形成，促进组织修复，Hv1 可能是脊髓损伤的潜在治疗靶点[16]。MicroRNAs 是参与转录调控的非编码RNA，调控miRNA 可以促进脊髓损伤后神经功能恢复。注射miR-340-5p 能够改善脊髓损伤引起的神经炎症、氧化应激以及细胞凋亡[17]。啮齿类动物脊髓挫伤后，二十二碳六烯酸通过上调miR-124 降低小胶质细胞的吞噬活性，增强了神经保护和运动功能恢复[18]。Nrf2/ARE 信号通路在抗炎、抗氧化反应中起着重要作用，2-(-2-苯并呋喃酰)-2-咪唑啉通过激活Nrf2 信号通路抑制氧化应激和神经元凋亡，促进大鼠脊髓损伤后运动行为恢复[19]。降糖药物二甲双胍同样可以激活Nrf2 信号通路，抑制脊髓损伤后氧化应激反应，改善线粒体功能，增强神经保护作用；二甲双胍还可以稳定微管，促进轴突再生[20]。榄香烯(β-elemene)是从姜科植物莪术中提取的常用抗肿瘤药物。榄香烯能够减轻脊髓损伤后内质网应激，减少细胞凋亡，促进运动神经元存活，改善大鼠运动功能[21]。颗粒蛋白前体是一种分泌性生长因子蛋白，参与胚胎发生、创伤愈合、宿主防御、肿瘤发生、软骨退变等病理生理过程。颗粒蛋白前体衍生物Atsttrin 同样可以减轻脊髓损伤导致的神经炎症和细胞凋亡，促进神经功能恢复[22]。

2.2.2 促进再生修复

(1)激活神经元内在再生能力：中枢神经系统神经元的内在生长能力随着年龄增长而下降，成年神经元损伤后再生能力极其微弱。轴突再生需要多种细胞内机制相互协调，包括生长锥和细胞骨架动力学、轴突mRNA 转运和翻译、离子通道、转录以及表观遗传修饰等[23]。通过药物或基因操作调控这些细胞内机制，有望重新激活神经元内在生长程序，诱导轴突再生。

位于轴突顶端的生长锥对于轴突生长和损伤后轴突再生至关重要。生长锥通过微管、微丝的解聚、聚合调控轴突的生长、转向和定位。脊髓损伤后，微管解聚增加，轴突生长锥塌陷，形成回缩球限制轴突再生。大鼠脊髓损伤后，微管稳定剂紫杉醇或埃博霉素全身给药能够抑制微管解聚，诱导轴突再生，改善后肢运动功能[24-25]。但也有研究发现，埃博霉素B 会加剧脊髓损伤后的炎症反应，限制功能性恢复[26]。生长锥中塌陷反应调节蛋白2(collapsin response mediator protein 2，CRMP2)与微管蛋白二聚体相互作用，能够稳定微管聚合，促进轴突生长。糖原合成酶激酶3β(Glycogen synthetase kinase 3β，GSK3β)介导的磷酸化会阻止CRMP2 与细胞骨架蛋白结合，灭活GSK3β 能够增强大鼠脊髓损伤后微管聚合及轴突再生[27]。Ras 同源基因家族成员A (Ras homolog gene family member A，RhoA)是定位于生长锥的信号分子，脊髓损伤后，活化的RhoA 通过Rho 激酶(Rho-associated kinase，ROCK)抑制CRMP2 以及丝切蛋白Cofilin 的功能，导致生长锥塌陷和轴突再生失败[28]。应用细菌毒素C3 转移酶灭活RhoA 或者β-elemene 抑制ROCK 活化，能够促进脊髓损伤后轴突再生和运动行为恢复[29-30]。脊髓损伤后，应用siRNA 沉默RhoA 可以减少损伤部位细胞凋亡、胶质细胞增生以及空腔面积，增强轴突再生[31]。RhoA 抑制剂同样可以诱导轴突生长和突触形成，改善大鼠运动功能[32]。Ⅰ/Ⅱa期临床试验结果显示，RhoA 抑制剂能够促进颈髓损伤患者运动功能恢复，但是Ⅱb 期临床试验因缺乏疗效于2018 年底停止[5]。肌动蛋白在轴突再生中的作用机制研究较少。最近TEDESCHI 等[33]发现肌动蛋白解聚因子/丝切蛋白(ADF/cofilin)是成年背根神经节(dorsal root ganglion，DRG)神经元再生的关键驱动因素。ADF/cofilin 通过控制肌动蛋白周转维持脊髓损伤后背根神经节神经元轴突生长，ADF/cofilin 可能是未来再生治疗的关键干预靶点。

文章来源：《金属功能材料》 网址: http://www.jsgncl.cn/qikandaodu/2021/0722/659.html