广角镜:神经系统的损伤与再生
神经元有很长的轴突和相对较小的胞体,所以在大部分情况下神经损伤会首先造成轴突断裂。断裂开的远端轴突片段会逐步慢慢地、不可逆转地开始出现退化,这是因为它们没法获得来自胞体的各种营养、支撑蛋白;轴突上的髓鞘也开始破碎,并被吞噬细胞吞没。留下来的神经胞体部分,要么开始执行程序性死亡即凋亡过程,因为此时缺乏来自突触后细胞所提供的营养因子供给;要么出现染色质溶解反应:胞体膨胀、细胞核移离正常位置、粗面内质网开始破碎、基因转录异常、蛋白和表达增加,如果神经此时不能得到充分的再生,许多神经细胞最终也难逃脱死亡的后果。
周围神经轴突的损伤经常能被修复。在近端残余处轴突首先生芽,然后生长至远端残余处。这个过程的调控机制与轴突生长类似:神经膜细胞分泌的分子提供向化学性吸引作用,黏接分子可以加快轴突沿着细胞或网状结构表面生长的速度,神经束膜的抑制分子则会防止轴突误入歧途。一旦轴突末梢长到原来的位置上,它们可以和靶细胞恢复功能联系,神经纤维也可重新髓鞘化,并且染色体回到原来的形状。所以说在外周轴突断裂的影响是可逆的,当然这种恢复达不到完美的程度。
周围神经再生容易,中枢神经的再生却很困难。
在中枢系统,神经损伤后则很难能得到再生。损坏的轴突近端残余通常只能长出较短的萌芽,形成很少新的突触。这也引出很消极的观点:大脑和脊髓的损伤是不可逆转,治疗只能局限于采用康复措施。不管怎么样,神经学家一直持之以恒地寻找答案:为什么中枢与外周在再生能力上有这么大的差别?为什么低等脊椎动物神经再生能力比哺乳动物强?
受损轴突的再生在不同物种之间差异很大。无脊椎动物,低等脊椎动物(两栖类)的轴突切断后能再生,并能形成精确的突触连接。胎儿或新生高等脊椎动物的轴突再生能力也很强,成年的高等脊椎动物外周神经系统的轴突也能再生,但重新形成的轴突连接因损伤的情况不同而准确性不同。成年哺乳动物中枢神经系统损伤后不能再生,但未受损神经元可长出新的轴突,建立合适的突触。
若脊椎动物一根外周神经轴突切断后,发生一系列的变化。
正常的成年脊椎动物运动神经元,与中间神经元、肌纤维之间的连接,轴突由髓鞘包裹。去轴突后,神经终末、轴突的远端、近端的一段发生退化,神经膜细胞增殖,小胶质细胞和巨噬细胞侵入,吞噬轴突、髓鞘的残留物。同时胞体的尼氏体溶解(散开),与之连接的突触前终末回缩。再生时,轴突沿基底层包裹的神经膜细胞之间再生。 |