当脊髓受伤时，受损的神经纤维-轴突-通常无法再生长，导致功能永久丧失。已经进行了大量研究以寻找促进损伤后轴突再生的方法。在小鼠中进行的一项研究结果发表在《细胞代谢》杂志上，表明这些受伤的脊髓神经内能量供应的增加可以帮助促进轴突再生并恢复某些运动功能。该研究是美国国立卫生研究院与印第安纳波利斯印第安纳大学医学院的合作。
美国国立卫生研究院国家研究所高级首席研究员祖祖航博士说：“我们是第一个表明脊髓损伤导致能量危机的人，这与受损的轴突再生能力有限有内在联系。”神经疾病和中风(NINDS)的作者，该研究的共同资深作者。
像汽车发动机的汽油一样，人体细胞使用称为三磷酸腺苷(ATP)的化合物作为燃料。这种ATP的大部分是由称为线粒体的细胞发电厂制造的。在脊髓神经中，沿着轴突可以发现线粒体。当轴突受伤时，附近的线粒体也经常受损，从而损害了受损神经中的ATP产生。
“神经修复需要大量的能量，”盛博士说。“我们的假设是，损伤后对线粒体的损害严重限制了可用的ATP，而这种能量危机正是阻止受伤的轴突再生和修复的原因。”
另一个问题是，在成年神经中，线粒体被固定在轴突内。这会迫使受损的线粒体保持原位，同时使其难以替换，从而加剧了受损轴突的局部能量危机。
盛氏实验室是研究线粒体运输的主要研究小组之一，以前曾制造出缺乏这种称为轴突蛋白的蛋白的遗传小鼠，这种蛋白可将线粒体束缚在轴突中。在这些“基因敲除小鼠”中，线粒体可以自由地在整个轴突中移动。
盛博士说：“我们提出加强运输将有助于从受损的轴突中清除受损的线粒体，并补充未受损的线粒体，以挽救能源危机。”
为了测试这是否对脊髓神经再生有影响，Sheng实验室与医学博士Xiao-Ming Xu合作。和印第安纳大学医学院的同事，他们是多种脊髓损伤模型的专家。
徐博士说：“脊髓损伤是毁灭性的，影响到患者，他们的家人和我们的社会。”“尽管我们的科学界已取得了巨大进步，但尚无有效的治疗方法。绝对迫切需要开发针对脊髓损伤患者的新策略。”
当研究人员观察脊髓和大脑的三种损伤模型时，他们观察到，与对照动物相比，Syntaphilin基因敲除小鼠在整个损伤部位的轴突再生长得多。新近生长的轴突在受伤部位之外也建立了适当的连接。
当研究人员观察这种再生是否导致功能恢复时，他们发现小鼠前肢和手指的精细运动任务有一定改善。这表明增加线粒体运输，从而增加损伤部位的可用能量可能是修复受损神经纤维的关键。
为了进一步测试能量危机模型，小鼠接受了肌酸，肌酸是一种增强ATP形成的生物能化合物。与饲喂生理盐水的小鼠相比，饲喂肌酸的对照小鼠和基因敲除小鼠在损伤后均显示轴突再生长增加。在获得肌酸的基因敲除小鼠中，神经再生能力更强。
盛博士说：“我们对这些结果感到非常鼓舞。”“我们在基因敲除小鼠中看到的再生非常重要，这些发现支持了我们的假设，即能量缺乏阻碍了中枢神经系统和外周神经系统在受伤后的修复能力。”
盛博士还指出，这些发现尽管很有希望，但受基因操纵小鼠的限制。缺乏Syntaphilin的小鼠对再生显示长期影响，而仅肌酸仅产生适度的再生。需要进行进一步的研究以开发更有效地进入神经系统并增加能量产生的治疗性化合物，以治疗可能的颅脑和脊髓损伤。
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