賓夕法尼亞州大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員成功誘導(dǎo)神經(jīng)纖維——就是軸突——按每天8毫米的速度生長，長到10厘米長而沒有發(fā)生斷裂,。這個長度超過了之前所觀察到的最長長度,。為了模擬自然狀態(tài)下的極限，以及了解更多有關(guān)神經(jīng)元生理學(xué)的知識，這項新研究對脊髓和神經(jīng)損傷治療有重要意義,，因為較長的可移植神經(jīng)軸突是進行這類修復(fù)所必須的,。

    由腦損傷和修復(fù)中心的Douglas H. Smith博士領(lǐng)導(dǎo)的研究組將大鼠背根神經(jīng)結(jié)（dorsal root ganglia）的神經(jīng)元放入添加了營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)皿上。軸突從皿上的神經(jīng)元中萌發(fā)出來并與其它皿中的神經(jīng)元連接起來,。數(shù)天的時間中,，利用一個由精確的計算機控制的運動系統(tǒng)將這些培養(yǎng)皿慢慢分開。“通過迅速和持續(xù)的延伸,，我們培養(yǎng)出了大量的能夠用肉眼看到的軸突,，”Smith說。在不到兩周的時間里,，軸突從開始的100微米長延伸到了10厘米,。Smith和同事將這些結(jié)果發(fā)表在了2004年9月8日的Journal of Neuroscience上。

    “軸突的這種延伸生長展現(xiàn)出了光明的前景,，”Smith說,。在軸突長度極大增加的同時，其直徑也明顯增大,。研究人員利用電子顯微鏡觀察了延伸的軸突內(nèi)部構(gòu)架和細胞器的情況,，從而確認了這種生長。“令人吃驚的是,，這種軸突似乎能被這種極端生長激活,。它們不會斷開，而是形成外觀正常的內(nèi)部結(jié)構(gòu),，”Smith說,。

    這種極高的生長率與已知的軸突生長限制顯然很不一致。“維持這種生長所需的蛋白質(zhì)能夠被運輸?shù)捷S突上位點的速度比想象的要快的多,，”Smith指出,。研究組提出了兩種可能的機制進行解釋：運送的速率非常快或在最接近生長著的軸突的位點上制造出所需的蛋白質(zhì),。Smith相信這種生長形式通常發(fā)生在自然狀態(tài)下,。“例如，據(jù)推斷藍鯨的脊髓中的軸突生長最快時每天可達3厘米而長頸鹿頸部的軸突最快時每天可生長2厘米,，”Smith說,。

    研究人員也發(fā)現(xiàn)必需為軸突極限生長限制條件。“如果我們讓延伸的速度過快,，軸突就會斷裂,，”Bryan Pfister博士說。根據(jù)這個情況,，研究組猜測在自然狀態(tài)下,，動物必須以一定的尺度生長以維持正常的回饋和滿足一定的條件,。

    研究人員已經(jīng)較好地了解軸突最初從神經(jīng)元長出并跟隨化學(xué)刺激物與其它神經(jīng)元連接的過程。然而,，一旦軸突到達了它的目標，之后是隨著動物生長變大所必需的延伸過程,。大腦,、脊髓和其它骨頭生長過程中的機械變化是軸突自然延伸的原因。“我們知道這種延伸不是對神經(jīng)元的張力而是對軸突的張力,，”Smith說,。“它是一種形變，是對軸突的拉伸,。”研究人員到現(xiàn)在還不清楚什么樣的受體和細胞信號通道參與起始這個過程,。“這種伸長來自整個身體的生長，”Smith說,。例如藍鯨脊骨的生長很可能就是脊柱中神經(jīng)軸突生長的外力,。

    研究人員說這是一種所有動物物種都保有的生長遺傳程序，只是到目前為止還沒有進行深入的研究,。通過揭示極端延長生長的機制,，研究組正在將這些信息用于研制修復(fù)神經(jīng)和脊髓損傷的神經(jīng)構(gòu)架。