二十多年來，研究人員試圖使用不同的生長因子和克服自然生長抑製的藥劑來再生損傷的視神經。 但是，最多隻有約 1% 的受損神經纖維再生並重新連接到大腦;大多數細胞最終死亡。近日，波士頓兒童醫院的研究人員表明，一種全新的方法 - 螯合鋅，由於損傷釋放，使細胞活得更長，並可能導致在小鼠模型中大量的神經元軸突再生。

        如果證明其在人類中的效果一樣好，這種治療可以使視神經損傷患者大大受益。包括青光眼，和中樞神經係統內可能的其他類型的神經纖維(軸突)的損傷，如脊髓損傷。“鋅螯合劑早就存在，並且可能被係統地或通過注射進入眼睛，”研究人員說。他們的研究結果發表在1月2日《美國國家科學院院刊》上。

        視神經，它攜帶從眼睛到大腦的視覺信息，是由軸突從已知為視網膜神經元投射的最多節細胞。通常，當視神經損傷時，這些細胞就會死亡，但細胞是怎麼被殺死的還不為人所知。

        波士頓兒童醫院 FM Kirby 神經生物學中心神經外科係的 Larry Benowitz 博士說，“至少有200項研究，包括在這裏進行的一些研究都在試圖了解這些細胞死亡的原因。即使細胞存活下來，它們通常也不能重新生長連接到大腦。”

        共同作者 Paul Rosenberg 博士一直在研究鋅在視神經細胞死亡中的作用。他建議研究視網膜中的鋅，視網膜負責眼部的視覺信號接收，處理並發送到大腦。他的實驗室和貝諾維茨實驗室於2010年開始合作。

        鋅飆升

        鋅在許多細胞功能中是必需的。在許多神經元中，鋅被包裝在小囊泡的突觸中，以及這些細胞用於與其他細胞通信的神經遞質。鋅釋放通常嚴格控製，因為高水平對細胞有毒。

        在小鼠實驗中，研究人員在視神經損傷後看到鋅的水平急劇升高。令人驚訝地是，鋅水平的升高不是發生在損傷的視網膜神經節細胞本身，而是在與它們通信的細胞中，該細胞是一種中間神經元，稱為無長突細胞。鋅的這種飆升發生在損傷後一小時內。兩三天後，鋅轉移到視網膜神經節細胞，然後才開始死亡。

        促進生存和再生

        盡管鋅在先前的研究中已經與細胞死亡相關聯，但這項研究首次證明了靶向鋅可以保護眼中受損的神經元並幫助通過視神經再生軸突，並且首次顯示了在活的動物模型中靶向鋅的有效性。

        “當我們使用鋅螯合劑時，我們使約 40% 的受傷細胞能夠存活數月，並有可能無限期存活，”Benowitz 說。“生長因子和生存因子隻有短暫的作用，它們不會真正阻止細胞死亡過程，如果以正確的劑量連續給予鋅螯合劑，可能會有一半以上的視網膜神經節細胞存活。”

        研究人員還看到神經元中軸突的大量再生。數百個軸突延伸遠遠超過神經損傷的部位，相比之下，未處理的隻有一個軸突。當螯合劑與缺失 pten 基因結合以降低天然生長抑製時，再生得到進一步增強。

        對於這些研究，作者使用多種試劑來可視化視網膜細胞內遊離鋅的增加，並螯合鋅，包括一些 Stephen Lippard 博士新開發的藥物，Stephen Lippard 博士是麻省理工學院化學係的博士，也是該研究的合作者。

        除了螯合，Benowitz， Rosenberg 和 Li 測試了防止鋅從產生到進入視網膜神經節細胞的其他幾個遺傳學和藥理學方法。 這些方法也可以增加細胞存活。“你所要做的就是阻止鋅從產生跨越突觸進入神經節細胞的途徑 ，”Li 說。

        治療的可能性

        研究人員指出，鋅飆升後進入視網膜神經節細胞需要一段時間，這意味著即使損傷後沒有立即送達，螯合劑也會生效。他們觀察到強大的細胞存活和軸突再生 ，即使治療遲了五天。

        “雖然先前多個研究團隊已經找到了誘導再生的方法，但通常這涉及在損傷之前或之後改變基因表達，”Rosenberg 說。“了解鋅是神經再生的阻礙，使我們能夠設計出可以在受傷後使用的方法。”

        他們希望獲得進一步的資助，以開發一種緩慢釋放的製劑，在一段時間內螯合鋅，可能允許患者在眼睛中隻接受單次注射。

        Benowitz，Rosenberg 和 Li 也有興趣探索鋅如何引起細胞死亡和阻斷再生。“下一步是找到這些機製，”Rosenberg 說。“我們認為更多的新治療方法可能會源於這些研究。”

        鋅：新的鈣?

        這項研究首次證明了鋅在視神經損傷中的作用，但是鋅也被顯示在中風損傷中起作用，並且已經涉及阿爾茨海默病和肌萎縮性側索硬化。事實上，腦的其餘部分的神經元中的鋅的水平比在正常視網膜中發現的更高。

        Rosenberg 說：“關於鋅在健康神經係統中的作用或其在腦損傷中的作用知之甚少，通過全球研究團隊的工作，我們已經開始意識到其意義。每個人都認為鈣作為在健康和疾病的主要調節的，我們認為鋅將會在 21 世紀共同承擔這個這個角色。”