中枢神经系统 (CNS) 的大脑、脊髓和视神经外伤是导致残疾的主要原因，也是全球第二大死亡原因。CNS 损伤通常会导致感觉、运动和视觉功能的灾难性丧失，这是临床医生和研究科学家面临的最具挑战性的问题。
香港城市大学(城大)的神经科学家最近发现并展示了一种小分子，可以在视神经损伤后有效刺激神经 再生并恢复视觉功能，为青光眼相关视力丧失等视神经损伤患者带来希望。
“目前尚无针对中枢神经系统外伤的有效治疗方法，因此迫切需要潜在的药物来促进中枢神经系统修复并最终实现患者的全部功能恢复，例如视觉功能，”Eddie Ma Chi 博士说- 他是城大神经科学系副系主任兼副教授兼实验动物研究组主任，他领导了这项研究。
增强线粒体动力学和运动性是轴突再生成功的关键
轴突是一种从神经元(神经细胞)延伸出来的电缆状结构，负责在神经元之间以及从大脑向肌肉和腺体传递信号。轴突再生成功的第一步是形成活跃的生长锥和再生程序的激活，涉及材料的合成和运输以再生轴突。这些都是需要能量的过程，需要将线粒体(细胞的发电站)主动运输到远端受损的轴突。
因此，受伤的神经元面临特殊挑战，需要将线粒体从体细胞(细胞体)长距离运输到远端再生轴突，其中成人的轴突线粒体大多是静止的，局部能量消耗对于轴突再生至关重要。
马博士领导的研究团队确定了一种治疗性小分子 M1，它可以增加线粒体的融合和运动，从而导致持续的长距离轴突再生。在 M1 处理的小鼠视神经损伤后的四到六周内，再生的轴突在目标大脑区域引起神经活动并恢复视觉功能。
小分子 M1 促进线粒体动力学并维持长距离轴突再生
“眼睛 [视网膜] 中的光感受器将视觉信息转发给视网膜中的神经元。为了促进受伤后视觉功能的恢复，神经元的轴突必须通过视神经再生，并通过视神经将神经冲动传递到大脑中的视觉目标用于图像处理和形成的视神经，”马博士解释道。
为了研究 M1 是否可以促进中枢神经系统损伤后的长距离轴突再生，研究小组评估了损伤后 4 周 M1 治疗小鼠的轴突再生程度。引人注目的是，M1 处理小鼠的大部分再生轴突到达挤压部位远端 4 毫米(即视交叉附近)，而在载体处理的对照小鼠中未发现再生轴突。在 M1 处理的小鼠中，视神经损伤后 4 周，视网膜神经节细胞(RGC，将视觉刺激从眼睛传递到大脑的神经元)的存活率从 19% 显着增加到 33%。
“这表明 M1 治疗维持了从视交叉(即眼睛和目标大脑区域之间的中间)到大脑中多个皮层下视觉目标的长距离轴突再生。再生的轴突在目标大脑区域引发神经活动并恢复视觉功能在 M1 治疗后，”马博士补充道。
M1治疗恢复视觉功能
为进一步探究M1治疗能否恢复视功能，研究团队在视神经损伤六周后对接受M1治疗的小鼠进行了瞳孔对光反射测试。他们发现，经 M1 治疗的小鼠的受损眼在蓝光照射下恢复了与未受损眼相似的瞳孔收缩反应，这表明 M1 治疗可以恢复视神经损伤后的瞳孔收缩反应。
此外，研究小组评估了老鼠对迫在眉睫的刺激的反应——一种视觉诱导的先天防御反应，以避免捕食者。小鼠被放置在一个开放的房间内，该房间有一个三棱柱形的庇护所和一个快速扩大的头顶黑色圆圈作为若隐若现的刺激，观察它们的冻结和逃跑行为。一半接受 M1 处理的小鼠通过躲在避难所中对刺激做出反应，表明 M1 诱导了强大的轴突再生，重新支配皮层下视觉目标大脑区域，以完全恢复其视觉功能。
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