斑马鱼是能够完全修复断裂脊髓的稀有脊椎动物群体之一。清楚地了解这种再生的发生方式可以为治疗人类脊髓损伤的策略提供线索。这种损伤可能是毁灭性的，导致永久性的感觉和运动丧失。

圣路易斯华盛顿大学医学院的一项新研究绘制了斑马鱼脊髓再生中涉及的所有细胞的详细图谱以及它们如何协同工作。

研究人员意外发现，被切断的神经元本身的存活和适应性是脊髓完全再生的必要条件。令人惊讶的是，这项研究表明，能够形成新神经元的干细胞(通常被认为是再生的核心)起着补充作用，但并不主导这一过程。

研究人员发现，与人类和其他哺乳动物的脊髓损伤不同，在脊髓损伤中受损的神经元总是会死亡，而斑马鱼受损的神经元在受到损伤后会显著改变其细胞功能，首先是存活下来，然后在协调控制愈合的精确事件中扮演新的和核心的角色。科学家们知道斑马鱼神经元在脊髓损伤后能够存活下来，而这项新研究揭示了它们是如何做到这一点的。

“我们发现，我们试图在人类身上实现的大多数(如果不是全部)神经修复方面都可以在斑马鱼身上自然发生，”资深作者、发育生物学副教授MayssaMokalled博士说。

“我们惊奇地发现，在受伤后，神经元会立即产生强大的保护和修复机制。我们认为这些保护机制使神经元能够在受伤后存活下来，然后采取一种自发的可塑性——或功能灵活性——这让鱼有时间再生新的神经元，从而实现完全康复。

“我们的研究已经确定了有助于我们促进人类和其他哺乳动物细胞中这种可塑性的基因目标。”

通过描绘出参与再生的各种细胞类型的演变作用，莫卡尔德和她的同事发现，幸存的受伤神经元的灵活性及其在受伤后立即重新编程的能力引领了脊髓再生所需的一系列事件。

如果这些受伤后存活的神经元被禁用，斑马鱼就无法恢复正常的游泳能力，即使再生干细胞仍然存在。

当人类和其他哺乳动物的脊髓长神经被压碎或切断时，它会引发一系列毒性事件，杀死神经元并使脊髓环境不利于修复机制。

这种神经元毒性或许可以解释利用干细胞治疗人类脊髓损伤的尝试失败的原因。新研究表明，任何成功治愈人类脊髓损伤的方法都必须从挽救受损神经元免于死亡开始，而不是专注于干细胞再生。

莫卡尔德说：“如果没有与其他细胞的连接，神经元本身就无法存活。”

“我们认为，在斑马鱼中，被切断的神经元可以克服受伤的压力，因为它们的灵活性有助于它们在受伤后立即建立新的局部连接。我们的研究表明，这是一种暂时的机制，可以争取时间，保护神经元免于死亡，并允许系统在构建和再生主要脊髓的同时保留神经回路。”

研究人员表示，有证据表明这种能力在哺乳动物的神经元中存在但处于休眠状态，因此这可能是一种新的治疗途径。

她说：“我们希望通过鉴定斑马鱼中调控这一保护过程的基因(人类基因组中也存在此类基因)，帮助我们找到保护人类神经元免受脊髓损伤后细胞死亡影响的方法。”

虽然这项研究的重点是神经元，但Mokalled表示脊髓再生极其复杂，她的团队未来将深入研究新的细胞图谱，以了解其他类型细胞对脊髓再生的贡献，包括中枢神经系统中的非神经元细胞(称为神经胶质细胞)以及免疫系统和血管系统的细胞。

他们还在进行研究，将斑马鱼的发现与哺乳动物细胞(包括小鼠和人类神经组织)中发生的情况进行比较。

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