脊髓损伤再生修复中的问题与挑战(3)

轴突mRNA 转运和翻译在神经元生长、再生以及功能维持等方面发挥重要作用。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)通过激活核糖体激酶启动mRNA 翻译及蛋白质合成，参与细胞骨架的动态调控。基因敲除mTOR 负性调控因子磷酸酶-张力蛋白基因(gene of phosphate and tension homology deleted on chromsome ten，PTEN)，可以促进小鼠脊髓半切术后皮质脊髓束(corticospinal tract，CST)的强劲再生，该研究为临床慢性脊髓损伤患者提供了潜在治疗方案[34]。阐明神经元发育向成熟切换的触发机制可能为脊髓损伤的治疗提供新思路。电压依赖性钙通道亚基α2δ2 是发育开关之一，其能促进突触形成，限制轴突生长和再生[35]，应用抗惊厥药物普瑞巴林或加巴喷丁拮抗其表达可以增强成年小鼠脊髓损伤后神经可塑性和轴突再生，促进运动功能恢复[35-36]。钾离子-氯离子共转运体2(K+-Cl-co-transporter 2，KCC2)介导突触抑制、神经保护和神经可塑性，KCC2 激动剂能够促进小鼠脊髓损伤后中继神经环路形成以及感觉运动功能恢复[37]。转录因子和表观遗传修饰是决定轴突损伤后再生、出芽及突触形成的重要因素。Krüppel 样因子7(Krüppel-like factor 7，KLF7)、信号转导子和转录激活子3 (signal transducers and activators of transcription 3，STAT3)、环磷腺苷效应元件结合蛋白(cAMP-response element binding protein，CREB)是调控神经发育的重要转录因子，基因调控这些转录因子能够促进脊髓损伤后皮质脊髓束出芽、再生及环路重组，改善运动功能[38-40]。表观遗传修饰可以促进转录因子进入基因调控区域，增强转录因子对神经可塑性的调节。应用TTK21 激活CREB 结合蛋白(CREB binding protein，CBP)依赖性的组蛋白乙酰化，能够促进大鼠脊髓挫伤后感觉、运动轴突出芽、再生，增强突触可塑性[41]。这些发现为临床脊髓损伤的治疗开辟了新途径。

(2)改善微环境：脊髓损伤后，轴突再生除了受神经元自身限制外，损伤局部高度抑制性的微环境以及营养因子缺乏，严重阻碍了轴突再生潜能。因此，去除抑制性因素，增加营养支持，改善损伤局部微环境，有助于增强神经可塑性，促进功能恢复。

去除抑制性分子：脊髓损伤后，反应性星形胶质细胞、少突胶质前体细胞等在病灶周围积聚并持续分泌硫酸软骨素蛋白多糖(chondroitin sulfate proteoglycans，CSPGs)，导致细胞外基质中CSPGs 大量沉积。CSPGs 通过结合蛋白质酪氨酸磷酸酶σ(Protein Tyrosine Phosphatase sigma，PTPσ)或Nogo受体复合物激活RhoA/ROCK 信号通路，导致生长锥塌陷和轴突回缩，抑制神经可塑性[9]。硫酸软骨素酶ABC (chondroitin sulfate ABC，ChABC)能够降解CSPGs，大鼠颈髓半切术后，膈肌运动池注射ChABC 能够有效促进呼吸功能恢复，并且功能恢复可以维持1.5 年以上[42]。犬脊髓损伤后，注射ChABC能明显改善犬前后肢的协调性及早期膀胱顺应性[43]。ChABC还能够促进恒河猴颈髓损伤后皮质脊髓束出芽、突触形成以及手部运动功能恢复[44]。脊髓损伤后CSPGs 会持续产生，因此需要长期反复注射ChABC。为了避免重复给药，JAMES 等[45]构建出与哺乳动物兼容的mChABC 基因，通过慢病毒载体在损伤部位持续分泌ChABC，可以减轻脊髓病理损伤，改善大鼠上肢运动功能。BURNSIDE 等[46]利用免疫逃避双重载体系统精准调控ChABC 基因表达，增强了颈髓损伤后神经可塑性和运动功能恢复，大鼠前肢阶梯行走能力和技巧性抓握能力明显改善。应用PTPσ 拮抗剂阻断CSPGs 介导的抑制，可以增强脊髓损伤后5-羟色胺能轴突再生，促进运动功能、膀胱功能以及呼吸功能恢复[47]。

髓鞘相关抑制蛋白(myelin associated inhibitory protein，MAIP)包括髓鞘相关糖蛋白，少突胶质细胞髓鞘糖蛋白以及Nogo-A。脊髓损伤后，MAIP 蛋白聚集在损伤中心周围，与Nogo 受体复合物NgR1 结合，激活RhoA/ROCK 信号通路，抑制轴突再生[23]。脊髓损伤急性期，应用抗体阻断Nogo-A，能够促进皮质脊髓束、红核脊髓束和中缝脊髓束出芽，以及皮质脊髓束长距离再生[48]。联合给予抗Nogo-A 抗体和ChABC 能够显著促进大鼠运动功能恢复，表明去除多种抑制因素更有助于轴突再生[49]。抗Nogo-A 抗体ATI355 的Ⅰ期临床试验已经完成，结果显示ATI355 安全性和耐受性良好，患者运动评分增加，部分四肢瘫痪患者转为不完全性脊髓损伤[50]。未来需要更大规模的临床试验进一步验证ATI355的疗效。NgR1 是MAIP 的高亲和力受体，敲除NgR1 可以促进小鼠锥体切断术后皮质脊髓束出芽、再生[51]。应用shRNA抑制NgR1 表达，能够降低脊髓损伤后空腔面积和细胞凋亡，增加神经纤维、突触以及髓鞘数量，改善大鼠运动功能[52]。NgR1 拮抗剂NgR1(310)-Fc 可以有效阻断MAIP 与NgR1 结合，增强脊髓损伤后中缝脊髓束轴突出芽，改善运动功能[53]。NgR1 拮抗剂LOTUS 能够促进中缝脊髓束和网状脊髓束轴突再生，减轻皮质脊髓束轴突回缩坏死，增强运动功能恢复和神经传导[54]。

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