斑马鱼是能够完全修复断裂脊髓的稀有脊椎动物群体。现在，华盛顿大学圣路易斯医学院的一项新研究使用斑马鱼模型绘制了参与再生斑马鱼脊髓的所有细胞的详细图谱。令他们惊讶的是，研究人员发现，断裂神经元的存活和适应性是完全脊髓再生的必要条件。他​​们的研究结果还表明，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。

斑马鱼的脊髓修复依赖于抗死亡神经元

该研究发表在《自然通讯》杂志上，题为“斑马鱼利用令人惊讶的策略再生脊髓”。

与人类和其他哺乳动物的脊髓损伤(其中受损的神经元总是会死亡)不同，斑马鱼的受损神经元会响应损伤而改变其细胞功能，首先是为了存活下来，然后在协调控制愈合的精确事件中承担新的核心角色。

“我们发现，我们试图在人类身上实现的大多数(如果不是全部的话)神经修复方面都可以在斑马鱼身上自然发生，”资深作者MayssaMokalled博士、发育生物学副教授说道。“我们得出的令人惊讶的观察结果是，在受伤后立即会出现强大的神经元保护和修复机制。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以实现完全康复。我们的研究已经确定了基因目标，这将有助于我们在人类和其他哺乳动物的细胞中促进这种可塑性。”

Mokalled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。如果这些受伤后幸存的神经元被禁用，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线被压碎或切断时，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。这项新研究表明，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。

“神经元本身无法存活，因为它们没有与其他细胞连接，”Mokalled说。“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。”

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，因此这些发现可能有助于找到新的治疗方法。

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(此类基因也存在于人类基因组中)，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，以了解其他细胞类型对脊髓再生的贡献，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)中的情况进行比较。