重建平衡，唤醒沉睡—
撰文丨陈 谦
脊髓损伤（spinal cord injury, SCI）常导致患者截瘫，使患者及其家庭背上沉重的负担。临床上SCI仍旧是对症治疗为主，之前的早期大剂量激素冲击疗法目前已经陷入争议之中。而SCI的主要研究方向是组织工程，其理念是向损伤部位补充大量的有功能的神经元，以恢复脊髓的功能。中科院遗传与发育生物学研究所的戴建武教授团队及南通大学顾晓松院士团队过去在SCI后组织再生方面均取得了显著的成就。
为最大限度地提高患者脊髓损伤后运动功能的恢复，顾晓松课题组及其合作者另辟蹊径，试图激活损伤后残留的脊髓组织的功能。此思路基于一个重要的事实，绝大部分SCI患者的脊髓组织并未完全离断，其中约半数的病人却出现损伤节段以下的运动功能丧失，这表明有些残留组织的功能在脊髓损伤过程中受到静默，成为休眠的组织。那么，这些残留组织是怎么被休眠的？又如何才能唤醒这些组织呢？
研究人员推测，残留组织被脊髓损伤休眠很可能是其中的神经元的兴奋抑制平衡遭受破坏，如何利用能通过BBB（blood-brain barrier ，血脑屏障）的小分子调节这些神经元的兴奋或抑制状态，很可能会恢复其平衡，从而唤醒这些神经元及其所在的神经环路。
7月19日，哈佛医学院Zhigang He团队联合南通大学顾晓松院士团队在Cell上发表了题为Reactivation of Dormant Relay Pathways in Injured Spinal Cord by KCC2 Manipulations的论文，发现通过操作钾氯共转体KCC2的表达能够激活休眠的脊髓损伤过程中残留组织的功能，促进运动功能的恢复，这为脊髓损伤修复治疗带来了新的曙光，该成果具有重要的科学意义和临床转化意义。
在最新的这项研究中，研究人员首先建立了一种错列的脊髓损伤模型，在T7部位半切稍过中线，而在T10部位半切刚好达中线（下图）。此模型较脊髓横断模型更贴近临床，毕竟绝大部分脊髓损伤并不出现横断；而较脊髓砸伤模型更稳定可靠，因为T10节段以下已完全不受大脑控制，动物出现完全而永久的下肢瘫痪。
在上述基础上，研究人员以全身给药的方式筛选了一系列调制神经元兴奋性的化合物对错列模型运动功能恢复的影响，包括：baclofen（γ氨基丁酸GABA受体激动剂）、bumetanide（Na+-K+-2Cl-共转运蛋白抑制剂）、CLP290（神经元特异的钾-氯共转运体KCC2激动剂）、L838,417（阳性GABAA受体变构调节剂）、CP101606（N-甲基-D-天氡氨酸 (NMDA)受体激动剂）、8-OHDOPAT（5-羟色胺1A /7激动剂 ）和quipazine（5-羟色胺2A /C激动剂 ）。结果发现，KCC2激动剂CLP290能显著提高SCI后功能恢复，即使撤药后，其效果仍能维持1-2周。与此相比，CLP290却对脊髓横断模型无明显效果，也不能促进神经元轴突再生。而CLP290作为钾氯共转体KCC2的激动剂，能够缓解神经疼痛。那么，CLP290是否通过激活KCC2发挥作用的呢？
随后，研究人员通过腺病毒体内转染提高整个脊髓中神经元中KCC2的表达水平，取得了与CLP290相近甚至更优的效果。选择性地提高兴奋性神经元、抑制性神经元以及运动神经元中KCC2的表达水平，并不表现出相似的促恢复效应；只有提高抑制性神经元中KCC2表达水平才能显著促进运动功能恢复。另一方面，
只有在错列节段之间的中间神经元中高表达KCC2才能发挥功能，而在腰部却没有效果。CLP290和KCC2主要通过改变神经元活动模式来恢复下行纤维的传导；且抑制那些抑制性神经元的兴奋性同样能够促进脊髓损伤运动功能的恢复。这两点共同提示了，CLP290和KCC2主要通过调制抑制性中间神经元的兴奋抑制平衡，达到唤醒休眠残留下行组织、促进运动恢复的效果。总的来说，该研究有着重要的科学和转化价值。基础理论方面，神经元的兴奋抑制平衡很可能在神经发育及其它病理过程如ALS（肌萎缩侧索硬化）、MS（多发性硬化症）中扮演着极为重要的角色。转化医学方面，CLP290在脊髓损伤后的治疗中可能具有极大的潜力。
Zhigang He，哈佛医学院神经病学教授，长期从事脊髓损伤修复相关神经连接再生研究，过去有一项研究中首次显示了阻止小鼠的PTEN可使视神经损伤后重启眼脑之间的神经连接的再生过程。该课题组相关研究工作大量发表在Nature、Cell、Science、Neuron等杂志上。
顾晓松（1953.12.2- ）医学组织工程学与神经再生专家。江苏省南通市人。1980年毕业于南通医学院，1998年获复旦大学（原上海医科大学）医学博士学位。现任南通大学江苏省神经再生重点实验室主任，中国生物医学工程学会副理事长，中国解剖学会名誉理事长。曾任南通医学院院长，南通大学校长、党委书记。长期从事组织工程神经与神经再生研究，获首届国家杰出青年科学基金。提出“构建生物可降解组织工程神经”的学术观点，被载入英国剑桥大学教科书；发明构建组织工程神经的新技术和新工艺；发明生物可降解人工神经移植物，在国际上率先将壳聚糖人工神经移植物应用于临床，为我国组织工程神经研究与转化走在国际前沿作出了突出贡献。获国家技术发明二等奖，江苏省科学技术进步一等奖。获2014年度何梁何利科学与技术进步奖。2017年获“全国创新争先奖状”。 2015年当选中国工程院院士。
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