普度大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院癱瘓研究中心的Richard Borgens及其同事?lián)碛邪l(fā)明治療神經(jīng)損傷的療法的強(qiáng)有力的記錄,。從改善多發(fā)硬化癥患者行走的Ampyra到脊髓損傷受害者的脊髓模擬器，Borgens一直從事開(kāi)發(fā)直接影響患者及其生活質(zhì)量的療法,。另一個(gè)目前正在接受測(cè)試的療法是使用聚乙二醇（PEG）封閉和修復(fù)受損的脊髓神經(jīng)細(xì)胞,。通過(guò)修復(fù)受損的神經(jīng)細(xì)胞膜,，Borgens和他的研究組可以恢復(fù)脊髓向大腦傳導(dǎo)信號(hào)的能力。然而,，這存在一個(gè)可能的臨床缺點(diǎn)：PEG的分解產(chǎn)物可能有毒性,。有沒(méi)有一種生物可降解的無(wú)毒化合物能夠同樣有效地有針對(duì)性地修復(fù)受損的神經(jīng)細(xì)胞膜？Borgens與生理學(xué)家Riyi Shi和化學(xué)家Youngnam Cho合作,，Cho曾指出了一些糖有能力針對(duì)受損的細(xì)胞膜起作用,。他們能夠發(fā)現(xiàn)效果和PEG一樣的恢復(fù)脊髓活動(dòng)的糖嗎？Borgens和他的研究組在2010年4月16日出版的《實(shí)驗(yàn)生物學(xué)雜志》了他們的發(fā)現(xiàn),，即殼聚糖可以修復(fù)受損的神經(jīng)細(xì)胞膜,。
Cho最初測(cè)試了甘露糖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它不能修復(fù)脊髓神經(jīng)細(xì)胞膜,，他決定測(cè)試一種經(jīng)過(guò)修改的幾丁質(zhì),。幾丁質(zhì)是見(jiàn)于甲殼綱動(dòng)物的殼的最常見(jiàn)的一種糖。把幾丁質(zhì)轉(zhuǎn)化成殼聚糖之后,，Cho分離出了一段豚鼠的脊髓,，壓縮了一部分，應(yīng)用了這種經(jīng)過(guò)修改的幾丁質(zhì)，然后加入了一種熒光染色劑,，后者只能通過(guò)受損的細(xì)胞膜進(jìn)入這些細(xì)胞,。如果殼聚糖修復(fù)了受損的膜，那么脊髓組織就不會(huì)被染色,，但是如果殼聚糖失敗了,，脊髓神經(jīng)元就會(huì)被這種熒光染料充滿。Cho在顯微鏡下觀察了脊髓的一段,，結(jié)果驚奇地發(fā)現(xiàn)這段脊髓完全是暗的,。沒(méi)有染料進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞。殼聚糖修復(fù)了受損的細(xì)胞膜,。
接下來(lái),，Cho測(cè)試了一份殼聚糖是否能夠防止大分子從受損的脊髓細(xì)胞中泄漏出來(lái)。在測(cè)試了巨大的乳酸脫氫酶（LDH）是否存在之后,，Borgens承認(rèn)他吃驚地發(fā)現(xiàn)接受殼聚糖治療的脊髓的LDH泄漏濃度低于未受損的脊髓,。這種糖不僅修復(fù)了受壓縮的位置，而且還修復(fù)了因?yàn)椴僮鞫鴮?dǎo)致細(xì)胞膜破損的其他地點(diǎn),。 當(dāng)他們測(cè)試了有害的活性氧（ROS,，當(dāng)產(chǎn)生ATP的線粒體受損之后釋放出了它們）是否存在的時(shí)候，他們發(fā)現(xiàn)向受損組織使用了殼聚糖之后,，ROS的濃度也下降了：殼聚糖可能既修復(fù)了神經(jīng)細(xì)胞膜,，又修復(fù)了線粒體膜。
但是殼聚糖能夠修復(fù)脊髓通過(guò)受損區(qū)域向大腦傳導(dǎo)電信號(hào)的能力嗎,？他們測(cè)量了大腦對(duì)豚鼠后腿產(chǎn)生的神經(jīng)信號(hào)的反應(yīng),，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些信號(hào)無(wú)法通過(guò)受損的脊髓而到達(dá)大腦。然而,，在向這些動(dòng)物注射殼聚糖之后的30分鐘,，這些信號(hào)神奇地到達(dá)了它們的大腦。殼聚糖有能力修復(fù)受損的脊髓,，從而讓它能夠把動(dòng)物身體的信號(hào)傳遞給大腦,。
Borgens對(duì)于這項(xiàng)殼聚糖有能力定位并修復(fù)受損脊髓組織的發(fā)現(xiàn)極為興奮，而且他對(duì)于殼聚糖的納米顆?？赡苡嗅槍?duì)性地直接向受損區(qū)域供給神經(jīng)保護(hù)藥物的“雙重收益”的前景更加充滿熱情,。(生物谷Bioon.com)
生物谷推薦原文出處：
Journal of Experimental Biology 213, 1513-1520 (2010） doi: 10.1242/jeb.035162
Chitosan produces potent neuroprotection and physiological recovery following traumatic spinal cord injury
Youngnam Cho1,*, Riyi Shi1,2 and Richard B. Borgens1,2
Chitosan, a non-toxic biodegradable polycationic polymer with low immunogenicity, has been extensively investigated in various biomedical applications. In this work, chitosan has been demonstrated to seal compromised nerve cell membranes thus serving as a potent neuroprotector following acute spinal cord trauma. Topical application of chitosan after complete transection or compression of the guinea pig spinal cord facilitated sealing of neuronal membranes in ex vivo tests, and restored the conduction of nerve impulses through the length of spinal cords in vivo, using somatosensory evoked potential recordings. Moreover, chitosan preferentially targeted damaged tissues, served as a suppressor of reactive oxygen species (free radical) generation, and the resultant lipid peroxidation of membranes, as shown in ex vivo spinal cord samples. These findings suggest a novel medical approach to reduce the catastrophic loss of behavior after acute spinal cord and brain injury.
