科学家发现能帮助修复脊髓损伤的“隐形”脑细胞

神经科学家约书亚·布尔达博士（Cedars-Sinai生物医学科学与神经病学助理教授、该研究的资深作者）表示：“星形胶质细胞是中枢神经系统（脑和脊髓）疾病与紊乱的关键响应者。我们发现，远离损伤部位的星形胶质细胞实际上有助于推动脊髓修复。我们的研究还揭示了这些特殊星形胶质细胞用于向免疫系统发出信号以清理损伤产生的碎片的机制，这是组织愈合过程中的关键步骤。”该团队将这些细胞命名为“病灶远端星形胶质细胞”（LRAs），并识别出几种不同的亚型。该研究首次解释了其中一种亚型如何远距离检测损伤并以支持恢复的方式做出反应。脊髓是一长束神经组织，从大脑延伸至背部。其内部区域称为灰质，包含神经细胞体和星形胶质细胞；周围是白质，由星形胶质细胞和长神经纤维组成，负责在大脑和身体其他部位之间传递信号。星形胶质细胞帮助维持稳定环境，确保这些信号正常传递。脊髓受伤时，神经纤维撕裂，可能导致瘫痪，并破坏触觉、温度觉等感觉。受损纤维分解为碎片。在大多数组织中，炎症局限于受伤区域；但脊髓中的神经纤维可延伸很长距离，因此损伤和炎症可能扩散到原始损伤部位之外。在对脊髓损伤小鼠的实验中，研究人员发现LRAs在促进修复中起关键作用，且在人类患者的脊髓组织中也观察到相同过程。其中一种LRAs亚型会产生名为CCN1的蛋白质，该分子向称为小胶质细胞的免疫细胞发送信号。布尔达说：“小胶质细胞的一个功能是充当中枢神经系统的‘首席垃圾收集者’。组织损伤后，它们会吞噬神经纤维碎片——这些碎片富含脂肪，可能导致小胶质细胞‘消化不良’。我们的实验表明，星形胶质细胞产生的CCN1会信号小胶质细胞改变代谢，使其能更好地消化这些脂肪。”布尔达指出，这种改进的碎片清除可能解释为何部分患者脊髓损伤后会出现部分自发恢复。当研究人员去除星形胶质细胞产生的CCN1时，愈合显著减少。“如果去除星形胶质细胞的CCN1，小胶质细胞会吞噬碎片但无法消化。它们会召集更多小胶质细胞，这些细胞同样吞噬但不消化，”布尔达说，“充满碎片的小胶质细胞会形成大簇，加剧脊髓上下的炎症，导致组织修复效果变差。”科学家检查多发性硬化症患者的脊髓样本时，观察到相同的CCN1相关修复过程。布尔达指出，这些基本修复原理可能广泛适用于影响脑或脊髓的损伤。生物医学科学系主任大卫·昂德希尔博士说：“星形胶质细胞在中枢神经系统愈合中的作用研究明显不足。这项工作有力表明，病灶远端星形胶质细胞为限制慢性炎症、增强有功能意义的再生以及促进脑和脊髓损伤及疾病后的神经恢复提供了可行途径。”布尔达目前正致力于开发利用CCN1通路改善脊髓愈合的策略，其团队也在研究星形胶质细胞CCN1如何影响炎症性神经退行性疾病和衰老。