Salk研究所的研究人员发现,蛋白质Mitf在小鼠的外周神经系统中起着修复功能的中介作用,为治疗提供了新的潜在目标。
每年在美国,有超过300万例外周神经病变的病例,其中大脑和脊髓以外的神经受损,导致受影响区域出现疼痛和感觉丧失。外周神经病变可能由糖尿病、损伤、遗传性疾病、感染等引起。Salk的科学家们现在已经在小鼠中发现了一种在周围神经病变期间修复受损神经的机制。他们发现蛋白质Mitf有助于开启专门的神经系统施万细胞的修复功能。
这些发现于2023年11月28日发表在《Cell Reports》上,有可能激发新的治疗方法,增强修复功能,治愈外周神经病变。
资深作者Samuel Pfaff教授说:“我们想知道在不同的条件下,如急性创伤、遗传性疾病或退行性疾病,是什么机制控制着外周神经的损伤反应。我们发现,施万细胞是神经中保护和支持神经元轴突的特殊细胞,它们进入修复状态是因为由蛋白质Mitf介导的途径。”
外周神经系统由从大脑和脊髓分支出来的所有神经组成,使我们的全身都有感觉。外周神经中有许多细胞类型,但Pfaff和他的团队专注于了解神经元(在神经系统中传递信息)和施万细胞(保护健康的神经元并修复受损的神经元)。
考虑到由大脑和脊髓组成的中枢神经系统无法修复损伤,外周神经系统修复损伤的能力是非凡的。然而,迄今为止人们对协调这一功能的机制知之甚少。
为了揭示施万细胞如何分化以开始修复外周神经损伤,研究人员观察了Charcot Marie Tooth病(CMT)的小鼠模型,这是一种遗传性神经病变。
第一作者、Pfaff实验室前博士后研究员、现任加州大学洛杉矶分校助理教授的Lydia Daboussi说:“在进入这个项目之前,我认为当患有遗传性神经退行性疾病时,细胞正在死亡,无法恢复。但我们的研究结果表明,在这些慢性疾病场景中,Mitf开启了一些基因程序来修复一些损伤,当这些程序被关闭时,疾病症状会恶化。”
在患有CMT的小鼠中,研究人员注意到完成修复的施万细胞核中具有高水平的Mitf,而细胞核中储存着如何成为施万细胞和如何进行修复的遗传指令。
在研究了Mitf和施万细胞之间的关系后,他们发现Mitf位于施万细胞的细胞质中,直到感觉到神经元损伤。损伤会促使Mitf从细胞的细胞质重新定位到细胞核,在那里它将指导施万细胞进行修复。
为了验证Mitf在创建修复性施万细胞中的重要性,研究人员完全去除了Mitf。在创伤和CMT的情况下,如果没有Mitf,神经修复就会停止——这表明Mitf是外周神经修复和再生所必需的。
Daboussi表示,Mitf就像一个灭火器。它始终存在于施万细胞中,直到发生损伤时才被注意到。当损伤发生时,Mitf随时准备启动细胞的修复功能。
Pfaff指出,最令人惊讶的是,在像CMT这样的慢性疾病中,Mitf正在协调这些修复工作。
Pfaff说:“利用施万细胞的修复程序在治疗慢性疾病方面具有巨大潜力。通过有针对性的治疗方法,我们可以促使更多的施万细胞修复外周神经损伤,并在慢性病例中推动这些修复的完成。此外,现在我们对修复机制有了更好的了解,我们可以看看是否有可能在脑干和脊髓中启动修复。”
未来,研究人员希望更具体地研究糖尿病神经病变——最常见的外周神经病变状况。他们还希望探索能够增强这种修复途径的治疗方法,以创造更多的编程来修复损伤的施万细胞,无论损伤的来源是创伤、遗传还是随时间发展。
Mitf is a Schwann cell sensor of axonal integrity that drives nerve repair