近年来,脊髓损伤发生率呈现逐年增高的趋势。脊髓损伤是脊柱损伤最严重的并发症,往往导致损伤节段以下肢体严重的功能障碍。脊髓损伤不仅会给患者本人带来身体和心理的严重伤害,还会对整个社会造成巨大的经济负担。
利用干细胞来修复脊髓损伤(SCI)一直是科学家和医生们的目标。据不完全统计,我国的脊髓损伤人数已经突破百万,并以每年人的速度剧增,而全球脊髓损伤的人数也在逐渐增加,其中美国每年新增也达到人之多,累计,人患有脊髓损伤。干细胞如何应用脊髓损伤已成为当今医学界急需解决的问题。
新的研究突破
近期,加州大学圣地亚哥医学院的研究人员报告说,他们的动物实验成功地应用神经干细胞。干细胞直接进入脊髓损伤的老鼠体内,更重要的是,成功记录干细胞是如何修复损伤,整合和模仿动物现有的神经元网络。
这项研究的第一作者为史蒂文·塞托(StevenCeto),他是加州大学圣地亚哥医学院(UCSanDiegoSchoolOfMedicine)翻译神经科学研究所主任的博士后研究员、神经科学教授。
成功记录干细胞如何改善
在此之前的研究,包括Tuszynski和他的同事发表的研究,已经表明神经干细胞移植后SCI动物模型的功能得到了改善,但科学家们并不确切地知道发生了什么。
“我们知道受损的宿主轴突广泛生成(损伤部位),移植物或神经元相反,大量的轴突扩展到脊髓,但我们不知道移植物内部到底发生了什么活动,”Ceto说,“我们不知道宿主和移植物轴突是否真的在进行功能性连接,或者它们只是看起来可行。”
Tuszynski和他的同事们利用了最新的技术手段,使研究人员既可以刺激神经元的活动,也可以用光而不是电来记录这些神经元的活动。使用光记录可以确保了他们知道哪些宿主和移植物神经干细胞在发挥作用,不必担心使用电流会通过组织传播,从而产生潜在的误导性结果。
干细胞修复能力
研究发现,即使在没有特定刺激的情况下,移植物神经元也会自发地在具有高度相关活动的不同神经元群中激发,就像正常脊髓的神经网络一样。当研究人员刺激来自动物大脑的再生轴突时,他们发现一些相同的自发活动的移植物神经元群反应强烈,这表明这些神经网络接收来自通常驱动运动的输入的功能性突触连接。感觉刺激,如轻触也能激活移植物神经元。
Ceto说:“我们显示,我们可以通过刺激移植物轴突延伸到这些区域来激活损伤部位下方的脊髓神经元。”“所有这些结果加在一起,我们发现神经干细胞移植具有很强的自我修复再生能力,能够在功能上与宿主神经系统结合在一起的类似脊髓的神经网络。经过多年的推测和推断,我们直接表明,跨越脊髓损伤的神经元传递的每一个构建块实际上都是功能性的。”
十年内有望成功应用
脊髓损伤这个恢复这是一个非常漫长的过程,一般情况下,它不像其它疾病按照天来恢复,脊髓损伤的恢复,往往是以月为单位进行计算的,作为一个不完全性的脊髓损伤,它的恢复最快也要三个月到半年的时间,如果是一个完全性的脊髓损伤,那么它基本上很难通过自己的恢复实现站立和行走,那么可能需要通过医疗的不断的康复以及康复辅具的应用来实现他的这样的一些体位的转移,所以说脊髓损伤的恢复还是需要非常长的时间。
使用刺激、康复和其他干预措施需要数年的时间,而通过干细胞应用就有机会加快并成功恢复。研究人员目前正在研究使用何种途径,来增强干细胞移植的功能连接性,例如组织移植的拓扑结构,以模拟正常脊髓的支架结构,以及使用电刺激加强宿主与移植物神经元之间的突触。
Tuszynski表示:“希望我们的干细胞移植方法尽快引入临床试验。如果一切顺利,我们可以在十年内成功应用。”