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Nat Commun | 日本科学家揭示Scg2蛋白驱动脑卒中后皮质脊髓环路重塑及运动功能恢复的机制

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中风发作后,大脑控制手脚运动的神经通路会直接受损,相当于大脑下达的运动指令无法顺利传到四肢,患者常会出现手脚偏瘫、抓握无力、肢体僵硬等问题,吃饭、抬手、走路这些日常简单动作都会变得十分困难。人体自身神经虽能自发修复、重新搭建神经通路,但这种自我修复能力十分有限,很难让受损的肢体运动功能彻底恢复正常。


基于此,2026年6月9日,日本新潟大学Masaki Ueno研究团队在Nature communications杂志发表了“Scg2 drives corticospinal circuit reorganization with spinal premotor interneurons and astrocytes for motor recovery after stroke in mice”揭示了Scg2调控小鼠脑卒中后皮质脊髓环路重塑,协同脊髓运动前中间神经元与星形胶质细胞,促进运动功能恢复。


本研究发现,雄性小鼠中风后,大脑到脊髓的神经轴突能重新搭建连接、恢复功能。这些轴突会接管受损的颈髓区域V2a中间神经元形成新突触,是肢体运动功能恢复的关键。实验找到核心蛋白Scg2:脑损伤释放的ATP、康复训练带来的神经活动,都会让相关细胞分泌更多Scg2。它通过特定信号通路助力轴突生长重塑,减少该蛋白则修复受阻。这项研究弄清了中风后神经修复的原理,也为脑部损伤治疗找到了新方向。


图一 卒中后轴突生长时空规律

以往研究已知,大脑皮层受损后,残留的皮质脊髓神经纤维会在颈髓内重新生长。

本实验造出大面积中风损伤模型,让患病一侧多数神经纤维退化。通过标记健康侧大脑的神经纤维发现:中风7天后,健侧神经纤维就会穿过脊髓中线,长到受损一侧;28至56天数量达到顶峰,后期还会出现少量纤维。

这些神经纤维主要集中在脊髓腹内侧区域,和正常状态分布相似,只是随着时间,投射范围慢慢向四周扩展,精准作用于脊髓灰质特定区域。


图二 V2a神经元的神经连接修复

中风后新生的神经纤维会精准对接脊髓里的特定神经细胞。实验发现,这些纤维和多种中间神经元分布重叠,联系还会随时间变得更紧密。

作者重点研究了负责调控运动的V2a神经元:中风一周后,它失去了大部分神经连接,直到两个月左右才慢慢恢复。神经纤维会不断和V2a神经元形成新突触,大脑皮层与这类细胞的直接连接也持续变多。

功能检测最终证实,受损后残存的神经纤维,成功和V2a神经元重建出了能正常工作的神经通路。


图三 V2a神经元参与小鼠肢体运动修复

此前研究已发现,大脑受损后,健康一侧的皮质脊髓神经纤维,能帮助小鼠自主恢复运动能力。本实验进一步验证和这些神经纤维相连的V2a神经元,在恢复过程中起到重要作用。

实验借助精细抓取任务观察小鼠前肢运动状态。结果显示,中风一周后,小鼠抓握动作严重受损,之后运动能力逐步好转。

作者通过技术手段抑制V2a神经元活性后,小鼠各项运动指标再次下滑。这充分证明,V2a神经元是脑卒中后运动功能自主恢复必不可少的关键环节。


图四 SCG2促进神经纤维修复

作者最后验证了SCG2蛋白对神经纤维修复的作用。于是先制备病毒载体,证实细胞能正常分泌 SCG2且该蛋白可激活相关信号通路。

中风一周后,在小鼠受损脊髓处注入病毒:过量表达 SCG2 时,神经纤维数量明显变多、延伸范围更广,和 V2a 神经元的连接也显著增加;星形胶质细胞、V2a 神经元单独提升 SCG2,同样能促进神经生长。

反之,抑制 SCG2 表达后,神经纤维生长受阻相关信号通路也被抑制。两种细胞分别下调 SCG2,也都会削弱神经修复效果。

这说明,星形胶质细胞和 V2a 神经元分泌的 SCG2,是中风后神经纤维重塑的关键物质。

总结

综上,本研究揭示了一类关键的脊髓神经元群,其在脑卒中后运动环路重塑与运动功能恢复中发挥重要作用,并阐明了调控该重塑过程的分子机制。这些介导神经环路重塑与功能修复的神经及分子靶点,有望成为治疗各类中枢神经系统损伤、促进功能恢复的新方向。

文章来源

https://doi.org/10.1038/s41467-026-73518-x


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