Nature子刊：脊髓损伤后的运动恢复，兴奋性中间神经元是关键
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
当成年人类或动物的脊髓受到严重伤害时，他们就会不可逆转地瘫痪，受损部位下方的脊髓所控制的身体部位将无法移动。为了治疗这种脊髓损伤所造成的的伤害，医生经常对患者进行药物治疗或电刺激治疗。
这些治疗方法虽然能够产生一些积极的效果，但都只能暂时实现运动，而无法长期完全恢复运动能力。
然而，对啮齿类动物的研究表明，虽然严重脊髓损伤会导致成年个体的永久唐欢，但新生啮齿动物脊髓损伤后，无需接受任何针对性治疗，也可以在成年后恢复大部分下肢活动能力。多年以来，神经科学家们一直试图搞清楚这背后的生物学机制，究竟为什么不同年龄阶段受到相同的伤害会产生完全不同的长期结果。
近日，比利时鲁汶大学的研究人员在国际顶尖神经科学期刊 Nature Neuroscience 期刊发表了题为：Neurotransmitter phenotype switching by spinal excitatory interneurons regulates locomotor recovery after spinal cord injury 的研究论文。
研究团队探索了患有脊髓损伤的新生小鼠后肢活动恢复的机制，发现这种恢复可以通过脊髓兴奋性中间神经元的神经递质表型转换来调节。
在这项研究中，研究团队对两组小鼠进行了胸部下部分的完全脊髓横断，两组小鼠分别是成年小鼠和新生5天小鼠。
随后，研究团队使用高速摄像机观察和表征小鼠在跑步机上的运动情况，并将它们与对照组小鼠（没有脊髓损伤的小鼠）的运动进行比较。然后，研究团队进行了一系列分析，以确定成年的脊髓损伤小鼠和新生脊髓损伤小鼠之间的生物学和运动学差异。
结果显示，成年小鼠脊髓损伤会促使神经递质将空间定义的兴奋性中间神经元转换为抑制性表型，从而促进与运动神经元接触的突触的抑制。而新生小鼠脊髓损伤会维持谷氨酸能中间神经元（glutamatergic interneurons）的兴奋性表型，并导致突触性长芽（synaptic sprouting）以促进兴奋。
这项研究结果表明，脊髓损伤的新生小鼠的后肢活动能力的恢复，受到损伤特异性神经递质特性的转换和兴奋性中间神经元之间连接性重排的调节。兴奋性中间神经元是连接脊髓运动神经元和感觉神经元的神经元，它们利用神经递质谷氨酰胺传递信号。
接下来，研究团队在脊髓损伤的新生小鼠中模拟了成年小鼠脊髓损伤后的抑制表型，结果这些脊髓损伤的小鼠将无法恢复自主运动能力。而在脊髓损伤的成年小鼠中，减弱这种抑制性表型，可以提高成年脊髓损伤小鼠的运动能力的恢复。
总的来说，这项研究表明，兴奋性中间神经元的神经递质表型影响了脊髓损伤后的运动恢复能力。
研究团队表示，接下来将进一步探索可能有助于脊髓损伤治疗和恢复的方法，以帮助脊髓损伤患者重获运动能力，这些潜在方法可以是特异性针对中间神经元，通过调节中间神经元的平衡来促进运动能力的恢复。
论文链接：
https://www.nature.com/aricles/s41593-022-01067-9
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