药物+电击让瘫痪小鼠走起来

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  长期以来,医学界一直认为严重受损的脊髓难以修复。不过,近日的一项研究表明,截瘫患者重新走起来,甚至跑起来已不是天方夜谭。负责该项目的研究者之一 ——瑞士苏黎世大学的亚尼内研究员接受了本刊记者的采访。
  在最新一期的《科学》杂志上,来自瑞士苏黎世大学的科学家发表论文称,在特定情况下通过注入药物、电刺激和恢复训练,脊髓严重受损而瘫痪的小白鼠能部分恢复行走能力,甚至爬楼梯和躲避障碍。研究负责人、国际脊髓损伤截瘫基金会(IRP)主席乔治·库尔蒂纳(Gregoire Courtine)表示,初步的人体试验有望在明年展开,届时将有700万英镑经费来支持。
  脊髓重度损伤难以修复
  截瘫是一种严重疾病,发病与脊髓受损密切相关。首都医科大学附属宣武医院功能神经外科副主任胡永生介绍,脊髓是中枢神经的重要部分,肢体运动、感知功能都是经过脊髓向上、向下传导。一旦脊髓损伤,连接大脑传导的通路断开,运动、感知能力就会下降甚至消失。
  “脊髓修复的难点在于神经细胞再生能力很差”,胡永生告诉记者,如果脊髓完全横断、或者未全断但是功能完全丧失,属于脊髓完全损伤,这种情况下细胞再生几乎是不可能的。因此,目前的治疗还是依赖于人体自身修复能力。
  临床上,自身修复会辅以功能康复锻炼和营养神经药物,这类药能够促进神经细胞生长,比如神经节苷脂,能够使得神经生长因子数十倍增强其活性,形成新的丰富的神经网络,修复并促使脑神经再次发育。不过,胡永生强调,最终治疗结果取决于脊髓损伤程度。重度损伤,无法细胞再生并与大脑产生联系,一直是医学难题。
  另辟蹊径的治疗
  在以前的研究中,科研人员一直试图直接修复患者受损脊髓内的神经回路,但效果并不理想。此次,库尔蒂纳带领的团队另辟蹊径,绕过损伤脊髓,建立大脑与肢体新的连接。
  库尔蒂纳的合作者亚尼内研究员(Janine Heutschi)告诉记者,人体大多数脊髓受损并不会完全横断脊髓。为了模拟截瘫患者情况,他们在小白鼠脊髓上做出两处切口,不切断脊髓,而是斩断其与大脑的所有直接联系,切口处保留一些完好无损的组织。这时,脊髓不再接受来自大脑的信号时,实验小鼠就无法行走了。
  经过几周特殊设计的治疗,亚尼内发现小白鼠脊髓伤口附近长出新的神经,大脑也发生了变化,与脊髓建立中断连接,从而确保大脑能够传递信息。这些新生神经可以穿过受损组织,在受伤状况下恢复自发性运动控制。
  亚尼内表示,研究证明,因严重受损而处于“休眠”状态的脊髓如果首先被“唤醒”,通过特定的治疗方法,脊髓也能够实现修复、再生。目前,小鼠已经能够行走着寻找食物,甚至通过爬楼梯或翻越障碍来觅食。
  三管齐下治疗脊髓损伤
  在亚尼内看来,取得如此研究效果除了以“建立脊髓与大脑新连接”为方向,还得益于三管齐下的治疗方法,即化学药物、电极刺激与机器辅助治疗相结合。
  首先,小白鼠接受低电流刺激,直接作用于受损处以下、与腿部运动有关的部分脊髓,使瘫痪小鼠的后腿在运行中的跑步机上产生行走动作。
  同时,研究人员向小鼠注射一种混合药物,它被亚尼内称为“鸡尾酒”疗法,即使用三种有效成分制成一种特殊药物,刺激与腿部运动相关的神经回路功能。亚尼内解释说,脊髓受损后,大脑与脊髓丧失联系或只保留部分联系。但是受损点以下的部分依然可接收到神经递质的刺激。使用“鸡尾酒”混合药物取代大脑发出的神经递质,触发小鼠受损脊髓的多巴胺、肾上腺激素和复合胺受体的反应,能有效激活它们的下半身。
  在电击与药物治疗1周后,实验人员开始对小鼠进行康复训练,把它们附着在一部机械装置的背带中,从而能够支撑它们的体重并保持平衡。亚尼内强调,这种机械装置只起到辅助作用,不会带动小鼠行走。因此它们完全是自主行动的。
  人类应用路漫漫
  在康复训练两周后,小鼠新的神经会建立起来,并与大脑取得联系,完成走、跑的动作。无疑,这一新的思路有助于帮助脊髓严重受损而截瘫的病人。不过,应用在人类身上还有很多问题亟待解决。
  英国伦敦大学国王学院伊丽莎白·布拉德伯里博士向记者指出两个难点。首先,截瘫患者普遍存在着较多的脊椎受损区域,而不像实验小鼠的整齐脊椎切口。现实中骨折后骨片挤压造成的技术损伤,也与刀片切口完全不同。其次,长期截瘫患者受损脊髓会出现更多并发症,如大量疤痕组织,是否能重建神经尚是未知数。
  胡永生也表示,这一实验取得成功有赖于很多人为控制的条件。实际上,有些神经细胞在实验室中可以再生,临床上人体条件却未必达得到。同时,小鼠细胞再生能力也比人类强。
  此外,实验只是在脊髓被切开、但并未完全横断的小鼠身上产生效果,对于那些脊髓完全断裂的小鼠不起作用。不过,布拉德伯里仍然认为,这项研究具有开拓性意义,打破了单纯修复受损脊髓的思路。
  
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