2014年12月15日

药物改善脊髓损伤大鼠的功能

乍看上去

  • 研究人员开发了一种药物,可使大鼠脊髓神经元在受伤后生长,从而改善运动和膀胱功能。
  • 随着进一步的发展,该方法可能会导致一些脊髓损伤和疤痕组织阻碍神经再生的其他疾病的麻痹治疗。
化学屏障。 脊髓损伤后,化学屏障(虚线)阻止了神经纤维的延伸。实验性治疗使神经能够越过这个障碍(右)。 凯斯西储大学医学院的Jerry Silver实验室

每年,全国成千上万的人因脊髓损伤而瘫痪。这些伤害会压碎并切断脊髓神经细胞的长轴突,切断大脑与身体之间的交流并导致瘫痪。

脊髓损伤后,轴突无法再生或发芽。它们再生长的障碍很大程度上归因于称为硫酸软骨素蛋白聚糖(CSPG)的化学物质。已知CSPG在稳定神经细胞之间的连接中起作用。脊髓损伤后,称为神经胶质的神经系统支持细胞在损伤区域和整个脊髓中均产生较高水平的CSPG。

最近的研究表明,CSPG通过与轴突中发现的称为蛋白质酪氨酸磷酸酶sigma(PTPσ)的受体蛋白相互作用来阻止轴突生长。凯斯西储大学医学院的Bradley Lang博士提出了设计一种药物的想法,该药物可通过抑制PTPσ来帮助轴突再生。该研究由Jerry Silver博士领导,并于2014年12月3日在线发表在 性质,部分由大发手游国家神经疾病和中风研究所(NINDS)资助。

该团队首先确定了PTPσ蛋白的一部分,称为楔形结构域。已显示楔形结构域调节受体磷酸酶的活性。科学家开发了一种分子,该分子模仿了PTPσ楔形结构域的形状,但可以很容易地穿过细胞膜,穿过神经系统细胞扩散。

他们称其为细胞内sigma肽(ISP)的药物成功结合了人和啮齿动物PTPσ。用ISP处理时,在培养皿中与CSPG一起生长的神经元能够将轴突延伸到更大的程度。

接下来,研究人员在患有脊髓损伤的大鼠中测试了该药物。在确认该药物能够进入大鼠神经系统后,他们在受伤的动物体内对其进行了测试。科学家每天一次在受伤部位附近的皮肤下注射ISP或安慰剂,持续7周。几周后,接受ISP的大鼠在运动和/或膀胱功能方面显示出显着改善,而安慰剂治疗无效果。

ISP导致使用神经化学血清素进行交流的新轴突萌芽。阻断5-羟色胺与药物的通讯可部分逆转ISP注射剂的有益作用,这表明这些新的轴突以及ISP化合物进一步负责了大鼠的康复。

郎说:“我们的目标是使这种治疗向前发展,以作为脊髓损伤后的治疗方法。”该小组现在正计划在临床前试验以及心脏病发作,周围神经损伤和多发性硬化的啮齿动物模型中对该药物进行测试。

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参考文献:  蛋白聚糖受体PTPσ的调节促进脊髓损伤后的恢复。 Lang BT,Cregg JM,DePaul MA,Tran AP,Xu K,Dyck,SM,Madalena KM,Brown BP,Weng YL,Li S,Karimi-Abdolrezaee S,Busch SA,Shen Y,Silver J. 性质,2014年12月3日。doi:10.1038 / nature13974。 [Epub提前发行]。 PMID:25470046。

资金: 美国国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所(NINDS);凯斯西储大学促进人类健康委员会; P. Jing,R。Senior和S. Poon;团结起来对抗瘫痪;布鲁马金纪念基金会;脊髓损伤吸;联合瘫痪基金会;和金户家庭基金。