主题:脊髓

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吗啡不敏感触诱发痛脊髓环路被发现

本报讯(记者唐凤黄辛)近日,复旦大学脑科学研究院王云实验室与美国哈佛大学医学院马秋富实验室合作,发现了传递临床上对吗啡镇痛不敏感的慢性动态触诱发痛的脊髓环路。4月24日,研究成果在线发表于《自然&...即将发布

日期:2017年4月27日 - 来自[待分类信息]栏目

神经植入装置新突破,多功能橡胶导电纤维有望修复脊髓神经

近日,科学家发明了一种多功能橡胶纤维,可用于研究脊神经,甚至修复其功能。可植入纤维在脑科学研究中非常火热,科学家可以利用植入纤维来刺激大脑特定部位,并记录其电活动。尽管脊神经的研究非常重要,可用于脊椎...即将发布

日期:2017年4月12日 - 来自[技术要闻]栏目

肠道微生物可治疗瘫痪

这几年,随着肠道微生物研究的大热,科学家们不断挖掘与其相关的疾病,肥胖、动脉粥样硬化、中风,甚至是抑郁症。而现如今,又有研究人员证明,肠道微生物竟然和脊髓损伤及修复也有千丝万缕的联系,真是让人感到惊讶!

肠道微生物可以直接通过神经纤维与我们体内的中枢神经系统“交流”,还可以通过代谢产物(如短链脂肪酸)和神经递质(多巴胺、乙酰胆碱等)建立肠道神经系统与中枢神经系统间的联系。但是,当中枢神经系统的重要传导部分——脊髓受到损伤后,这一“神经传导通路”就“不通”了。

此外,来自俄亥俄州立大学神经学研究所的Phillip Popovich教授在最新的研究中发现,脊髓损伤后,肠道通透性会增加,诱导“肠道细菌移位”。所以在这里,我们小小地猜想一下,可能是“信号传导失败”与“外界移位诱导”两者的结合,导致了肠道微生物穿过肠道进入肠外器官中,造成了肠道微生物的成分被打乱。

不光脊髓受损对肠道微生物有影响,反过来,如果菌群受到干扰,也会加剧脊髓损伤、并影响损伤修复的进度。这些研究成果被发表在了《实验医学杂志》(The Journal of Experimental Medicine)上,研究人员还发现,在肠道微生物上“做一些手脚”或许就能够改善这些问题。

脊髓损伤多是由交通事故、跌倒、坠落或是暴力行为造成的,根据世界卫生组织公布的数据,全世界每年有25万至50万人会遭受脊髓损伤。而在美国,由于脊髓损伤所导致的社会经济损失大约为80亿美元/年。

在脊髓损伤的不幸案例中,患者往往要忍受大小便失禁、不同程度的截瘫等等重创,甚至还会出现呼吸道感染、呼吸衰竭等并发症。在这些“严重的病症”面前,医生们往往不会考虑对肠道微生物的影响,为了避免各种感染,他们会安排患者服用抗生素。然而,抗生素对肠道微生物会造成极大干扰,导致的后果就是更加严重的脊髓发炎,以及影响功能的恢复。

研究人员以小鼠作为实验对象,先给实验组服用抗生素,然后对全部小鼠进行脊髓损伤的处理,发现同样的损伤程度下,实验组小鼠的脊髓炎症更加严重;而为了抵御炎症服用链霉素、庆大霉素等抗生素,则会让小鼠的恢复能力下降。当对照组小鼠恢复到能够协调前后肢的作用并勉强“行走”的时候,实验组小鼠还不能够协调自己的前后肢动作;而当对照组小鼠恢复到能够自由活动爪子,保持躯干平衡的时候,实验组小鼠才仅达到“协调前后肢动作”这一阶段。

未受抗生素干扰(上)和受到干扰(下)的脊髓炎症程度的对比(棕色为炎症细胞)


研究人员认为,要想解决这个问题,还是应该从“源头”——肠道微生物上下手,继而他们想到了肠道微生物中含有的益生菌。目前在脊髓损伤患者中,益生菌会用来辅助治疗尿路感染和肠胃不适[2],这样一类能够调节微生物生态的有益细菌,是否能改善抗生素带来的危害呢?

于是研究人员给实验组小白鼠每天服用VSL#3益生菌,它包含大量可以产生乳酸的细菌,能够激活调节性T细胞,抑制炎症,这使得实验组小鼠的脊髓炎症减轻了。此外,这种益生菌还可以通过分泌增强神经元生长和功能的因子来促进脊髓损伤的修复,让服用了抗生素的小鼠能够“追赶上”对照组小鼠的恢复速度。

Popovich教授认为,他们的研究让医生们认识到了肠道微生物与脊髓损伤、免疫系统的相互作用,发现了一个过去“从未被在意的”修复脊髓损伤的“帮手”。另外他提出,单纯“以修复脊髓为治疗核心”的疗法不应该再继续主导脊髓损伤的临床研究,以及临床上患者个人的治疗方法也应该因为这个研究而有所改变。

目前,该研究仅在小鼠体内进行,研究人员希望,他们能尽快进入临床阶段,在人类的身上重现这个结果,为开发新的脊髓损伤疗法提供更广阔的思路。

日期:2016年11月23日 - 来自[技术要闻]栏目

科学家揭示脊髓小脑共济失调症三型发病机制

 

脊髓小脑共济失调症三型(SCA3)是一种常染色体显性遗传的进行性神经退行疾病,是多聚谷氨酰胺延长类神经退行疾病之一。在神经病理水平上,与帕金森病相似,三型脊髓小脑共济失调症的主要病理特征也是多巴胺能神经元的丢失。在疾病发展的后期,其他类型的神经元也会发生退行。日前,中科院动物所唐铁山团队在脊髓小脑共济失调症三型发病机制取得进展,相关成果发布于《公共科学图书馆.生物学》。

目前SCA3的发病机制还不清楚,普遍认为其与ataxin-3(ATX-3)蛋白C末端多聚谷氨酰胺(polyQ)的异常延长密切相关。Ataxin-3是半胱氨酸蛋白酶家族的一种去泛素化酶。然而,目前ATX-3在生理环境中的作用底物尚不清楚,因此很大程度上限制了对其正常生物学功能的理解,也大大限制了研究人员对SCA3疾病发病机理的清晰了解。

唐铁山团队通过免疫沉淀及质谱分析发现p53是ATX-3的一个新底物。ATX-3可通过调控p53的泛素化水平密切调节p53的稳定性及活性。另外,polyQ异常延长增强了ATX-3与p53的结合,通过上调对p53的功能调节,诱导更多的晚期细胞凋亡/细胞坏死,进而导致p53依赖性的神经细胞死亡和退行。这些工作不仅发现了p53活性和稳定性调控的一个新机制,还阐明了p53在SCA3的病理发生中所起到的重要作用,为进一步了解SCA3的发病机制提供了新视角,也为SCA3的治疗提供了新的靶点。

日期:2016年11月21日 - 来自[神经科]栏目

生物活性材料可修复脊髓损伤


近日,首都医科大学和北京航空航天大学双聘教授李晓光及其研究团队首次证明了“应用生物活性材料激活内源性干细胞修复脊髓损伤”,并采用全基因组表达谱分析方法阐明了机理,破解了截瘫这一世界性难题,相关成果在线发表在《美国科学院院刊》上。

研究人员介绍,脊髓不能再生的主要原因是成年中枢神经损伤局部的微环境不利于神经再生,这是近百年来医学界普遍的认识。但近年的研究发现,成年中枢神经系统存在处于休眠状态的神经干细胞,仍然保留有潜在的再生能力。因此只要通过操作改变损伤局部的微环境就可以促进脊髓损伤后的再生。

研究人员利用生物材料激活成年动物内源性神经干细胞,诱导其分化成功能性的神经元并与宿主脊髓建立了功能性神经环路,最终导致截瘫功能的恢复,避免了伦理纠纷、免疫排斥并降低了发生肿瘤的风险,成为修复组织器官的理想办法。

目前,李晓光研究团队研制的“脊髓重建管”已经通过了中国食品药品检定研究院的检测,各项指标符合国际标准,并具备开展临床试验研究的基础条件。

  10月12日,我校李晓光团队与北京航空航天大学、美国加州大学等单位合作,在国际著名期刊《美国科学院院刊》(PNAS)在线发表了两篇论文,在动物实验上首次证明了“应用生物活性材料激活内源性干细胞修复脊髓损伤”,采用全基因组表达谱分析方法阐明了机理,为截瘫这一世界性难题提供了科学依据。三位国外同行(其中包括2013年诺贝尔生理或医学奖得主、斯坦福大学教授SüDHOF Thomas C.)于10月14日在《Science China》发表了一篇述评,对这项研究进行了高度评价,Springer网站同时进行了转载。

  该成果的创新性在于,利用生物材料激活成年动物内源性神经干细胞,诱导其分化成功能性的神经元并与宿主脊髓建立功能性神经环路,最终实现截瘫功能恢复。这不仅避免了伦理纠纷、免疫排斥,而且降低了发生肿瘤的风险,将是修复组织器官最理想的办法。

  脊髓损伤修复和功能重建,是尚未解决的世界级重大医学难题,关系到众多截瘫患者和肢残患者的救治和康复。如果脊髓损伤修复和功能重建,能够全部或部分在我国首先取得研究进展,特别是在临床治疗方面取得突破,众多脊髓截瘫患者就有可能重新站起来。此外,支持脊髓损伤修复的生物材料及其技术,可以催生生物医药领域新的支柱产业,同时将对康复医学产业和高新医用生物材料产业形成强大的辐射和带动作用。

  李晓光研究团队研制的“脊髓重建管”已通过中国食品药品检定研究院的检测,各项指标均符合ISO10993的国际标准,并已具备开展临床试验研究的基础条件。然而,脊髓损伤的治疗与功能重建是一个系统工程,涉及诊断、治疗、康复训练和功能评价等多方面内容。目前,该团队正在解决临床试验前有关问题,力争尽快开展临床试验研究。

来自北京航空航天大学、首都师范大学、上海交通大学等机构的研究人员展开合作,在脊髓损伤再生研究中取得突破性的成果。两篇研究论文同期发表在10月12日的《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上。

任职于北京航空航天大学及首都师范大学的李晓光(Xiaoguang Li)研究员,同济大学医学院和加州大学洛杉矶分校的孙毅(Yi E. Sun)教授,以及李晓光课题组的杨朝阳(Zhaoyang Yang)博士是这篇论文的共同通讯作者。

Transcriptome analyses reveal molecular mechanisms underlying functional recovery after spinal cord injury.October 12, 2015, doi: 10.1073/pnas.1510176112 PNAS October 12, 2015

由于恶劣的中枢神经系统(CNS)损伤环境以及CNS神经元较弱的内在再生能力, CNS中的轴突再生极具挑战性,因此脊髓损伤(SCI)被认为无法治愈。

在这篇文章中研究人员发现,载有神经营养因子-3(NT3)的壳聚糖可提供良好的环境,促进大鼠神经生长、新神经发生及完全切断的脊髓恢复功能。为了了解其分子机制,研究人员在脊髓损伤后90天时间内对损伤位点的脊髓段,以及损伤吻侧和尾侧区域进行了一系列全面的转录组分析。利用加权基因共表达网络分析(Weighted gene co-expression network analysis, WGCNA),他们确立了在脊髓损伤后不同时间响应各种病理事件的基因模块/程序。客观测量基因模块表达还揭示出新神经发生和血管发生增加,炎症反应减少是NT3-chitosan影响再生的关键。 NT3-chitosan elicits robust endogenous neurogenesis to enable functional recovery after spinal cord injury.October 12, 2015, doi: 10.1073/pnas.1510194112 PNAS October 12, 2015

成年哺乳动物中枢神经系统中的神经干细胞(NSCs)通过适当激活、分化和成熟,建立起新神经网络,整合到受损神经回路中修复功能,是神经再生的关键。然而,中枢神经系统损伤微环境往往是抑制及炎症性的,限制了活化的神经干细胞分化为神经元,形成新神经回路的能力。

在这篇文章中,研究人员报告称当将偶联NT3的壳聚糖材料插入到完全切断和切除的大鼠胸部脊髓5-mm缺口中时,可引起受损脊髓中內源NSCs有力地活化。通过缓慢释放NT3,这一生物材料吸引NSCs迁移到了损伤区域,分化为神经元,形成了功能性神经网络,其与切断的上行和下行轴突相互连接,导致了感觉与运动行为恢复。

这项研究提出了,促进内源性神经发生是脊髓损伤一种新治疗策略。

日期:2015年12月4日 - 来自[技术要闻]栏目

科学家发现止痒新机制 一种脊髓神经细胞能够止痒

怎样让细细的头发丝划过皮肤时不产生痒痒的感觉?美国《科学》杂志29日发表的一项新研究发现,一种脊髓神经细胞能够止痒。对全世界许多慢性瘙痒患者来说,这项成果带来了新的治疗希望。

研究负责人之一、哈佛大学教授马秋富在接受新华社记者采访时介绍说,脊髓中有多种神经细胞,其中一种可以产生神经肽Y。在小鼠实验中,敲除其脊髓中的这种神经细胞或者通过药物抑制其作用,不久小鼠便会“碰到哪,痒到哪”,一直要给自己挠痒痒,皮肤严重挠伤。

从临床意义上看,马秋富说,许多慢性瘙痒患者丧失了两种止痒机制,一种是以痛止痒机制,另一种便是低阈值机械刺激抑制机制,因此一些患者连穿衣服都觉得痒,而且越抓越痒。“我们的研究不会立即带来新的疗法,但相信利用药物增强神经肽Y神经细胞的作用,能够帮助抑制自发性的机械刺激痒。”

这项工作由马秋富研究团队和位于美国加州的索尔克生物研究所的马丁·古尔丁团队共同完成。

日期:2015年11月6日 - 来自[技术要闻]栏目

全球首例头部移植志愿者现身 最早将于明年手术


大脑图示

俄罗斯志愿者斯皮里多诺夫

2013年7月,意大利都灵先进神经调节组织负责人、外科医生塞尔吉奥·卡纳维洛第一次对外宣布名为HEAVEN-GEMINI的头部移植手术项目。

今年6月,美国马里兰州安纳波利斯将举行第39届神经学和矫形外科医生年会,会上卡纳维洛会更新项目进展,并重点阐述伴随而来的具体挑战。

尽管卡纳维洛医生的计划备受质疑,但看起来第一次人类头部移植手术离成为现实更近了一步——一名来自俄罗斯的30岁计算机科学家斯皮里多诺夫将成为第一个接受手术的志愿者。

近日,他在接受媒体采访时表示,尽管还没有明确何时进行手术,但“最早(实施手术)的可能是明年”。

“我很害怕吗?当然!”

斯皮里多诺夫从小患有霍夫曼肌肉萎缩症,这是一种罕见的遗传性肌肉萎缩状态,也被称为Ⅰ型脊髓型肌萎缩症(SMA),由于脊髓前角细胞运动神经元变性,导致患者近端肌肉对称性进行性萎缩和无力,患者不能行走,通常也不能端坐。

斯皮里多诺夫在1岁的时候就被确诊此症,他告诉媒体自愿成为HEAVEN-GEMINI项目的志愿者,因为他想在死前重新获得一个新的躯体。

“我现在不能控制身体,每分钟每秒钟我都需要帮助。”通常患这种疾病的人活不过20岁,但他已经30岁了。

斯皮里多诺夫承认,他很害怕即将到来的手术。“我很害怕吗?当然!”他告诉媒体,“但是,这事儿不只是让人恐怖,还会非常有趣。要知道,我并没有太多选择,如果放弃这次机会,我的人生将相当灰暗,因为我的身体状况每况愈下,一年不如一年。”

动物实验表明手术“可行”

卡纳维洛告诉CNN,他已经收到了一组电子邮件和信件询问有关程序,很多咨询者希望寻找新身体的变性候选者。然而,医生认为接受该手术的第一个人最好是像斯皮里多诺夫一样的患有肌肉萎缩症的患者。

包含了脊髓融合术(SCF)的头部移植手术预计要花上100个外科医生的36个小时才能完成。捐献者头部将被“超锋利刀片”切除,以最大程度地减少脊髓纤维的损伤。

“脊髓融合术的关键是要让脊髓有个‘干净利索’的断面。”卡纳维洛在今年早些时候发表的一篇论文中解释道,“这样对脑白质和灰色纹层中的神经元轴突损失有望降到最低,这是一个关键点。”

然后捐助者身体脊髓将与受捐者的大脑脊髓连接,被称为聚乙二醇或壳聚糖的化学物质将有助于脊髓融合,接下来将缝合肌肉并恢复血液供应。

卡纳维洛说,受捐者将在接下来的3—4星期内处于持续昏迷状态,在此期间,脊髓将被电击以促进新的神经连接。据估计,在物理疗法的帮助下,病人将在1年之内恢复行走能力。

卡纳维洛此前承认,HEAVEN-GENIMI项目中存在两个巨大挑战,一是重新连接被切断的脊髓,二是阻止免疫系统的拒绝指令。但他声称最近的动物研究表明手术程序是“可行的”。

手术具有“颠覆性”引来高度质疑

不出所料,全世界的科学家都高度怀疑这一项目的真正可行性。纽约大学朗格尼医学中心医学道德主管阿瑟·开普兰在接受CNN采访时甚至称呼卡纳维洛“胡说八道”。

开普兰说,在将之应用到人身上之前,需要花费更多的时间进行动物实验,而且如果这项技术可行,应该先在瘫痪病人身上进行尝试,而不是直接进行全身移植。

今年早些时候,加州大学戴维斯分校神经外科临床教授哈利·戈德史密斯对《新科学家》说,这个项目是如此具有“颠覆性”,获得突破几乎没有可能。“我根本不相信他会成功,手术中有太多问题需要解决了。另外,要让一个在昏迷状态的人存活4周也永远不可能发生”。

专业人士指出,人类大脑只能在缺氧的环境中存活一小时,外科医生需要在这个时间框架内移除两个头部并将受捐者的头部与捐助者身体的循环系统进行连接。

斯皮里多诺夫说自己也意识到了存在的风险,尽管如此他还是希望给卡纳维洛一个机会。“他是一个非常有经验的神经外科医生,也成功地操刀多台手术。他当然是第一次做这个尝试,我们希望尽可能仔细地将面临的风险预估得更加周全。”他对媒体说,“如果你想要实现某件事,最好亲自参与其中”。

(科技日报北京4月15日电)

 

日期:2015年4月16日 - 来自[器官移植]栏目

神经再生支架结合干细胞治疗脊髓损伤手术

  今年1月18日,《光明日报》报道了我国科学家和临床医学家在治疗脊髓损伤上的创举——世界首例“神经再生胶原支架结合间充质干细胞”手术的成功实施(报道见《光明日报》1月18日头版和教科文新闻版)。这两则新闻引起了公众的广泛关注,记者接到不少电话和邮件,询问手术的安全性和有效性。现在,两个月过去了,手术有哪些新进展?

  4周安全评估,安全

  中科院3月23日公布了手术的4周安全性评估结果:手术方案可行,安全性良好。第一期临床实验中,“神经再生胶原支架结合间充质干细胞”项目的主要研发者,中国科学院遗传与发育生物学研究所戴建武研究员的团队先后在3家临床医院进行了5例脊髓损伤修复手术。这5名患者未见与神经再生胶原支架、干细胞移植以及手术清除瘢痕相关的不良反应,包括感染、急性排斥反应、伤口愈合不良、神经功能明显恶化等。

  4周的安全评估结果意味着这种手术和神经再生胶原支架是安全的。这为未来脊髓损伤的再生修复打开了大门,有利于干细胞发挥作用,为重建脊髓神经再生的微环境建立了基础。

  评估结果还说明用手术清除脊髓损伤造成的瘢痕组织是可行的。戴建武解释说,脊髓损伤后形成的胶质瘢痕是阻碍脊髓神经再生的物理障碍。在手术中,科学家们首次成功实施电生理探测手术,对神经组织和瘢痕组织进行了区分,并手术清除了瘢痕组织。

  有效性评估,将为期一年

  戴建武介绍,临床研究计划分为两个阶段。第一阶段评估手术安全性。在手术后4周和8周评估手术后的安全程度,对手术过程及神经支架材料的移植后的反应进行评估。戴建武说:“我们一共对5位患者进行了临床手术,第一例手术是1月16日做的,已经8周了。这例手术未发现问题。”其他患者的8周安全性评估报告将陆续完成,预计4月初可以完成这个手术的安全评估报告。

  第二阶段将开展临床研究的有效性评估,评估为期一年。戴建武介绍,在8周安全评估无不良作用的前提下,将于4月中旬开始进行20~30例左右的临床手术,术后进行系统康复训练、心理干预和营养调节,将通过1年左右的临床观察,对疗效进行初步评估。

  研究没有终点,科学总在进步。“我们选择的都是脊椎全横断完全性损伤的病人。”戴建武说,如果没有治疗,等待他们的将是终身瘫痪,“只要有几个人出现明显功能改进,就是鼓舞人心的结果”。

日期:2015年3月24日 - 来自[技术要闻]栏目
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