《第三代生命科學(xué)論》之 ——人體中樞神經(jīng)系統可以得到功能恢復
成人的周?chē)窠?jīng)系統可以再生是普遍被認知的，日常生活中表皮傷口愈合時(shí)，周?chē)窠?jīng)系統也隨之恢復。但是，中樞神經(jīng)系統損傷不能再生已經(jīng)是100多年來(lái)的結論?，F代神經(jīng)科學(xué)之父是1906年諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎得主，西班牙神經(jīng)學(xué)家，圣地亞哥·拉蒙-卡哈爾。他對于大腦的微觀(guān)結構研究是開(kāi)創(chuàng )性的，是“神經(jīng)元理論”的主要代表人物，他最早提出了“成年哺乳類(lèi)中樞神經(jīng)損傷不能再生”的結論。 成人神經(jīng)元不能再生的主要原因是：①成人中樞神經(jīng)系統神經(jīng)元生長(cháng)能力本身的減退。②中樞神經(jīng)系統中有大量抑制因子，不斷抑制神經(jīng)元再生。神經(jīng)元就像電線(xiàn)，外面包裹著(zhù)“少突膠質(zhì)細胞”，這種細胞主要分泌神經(jīng)元生長(cháng)抑制的因子。其實(shí)這種抑制也并非沒(méi)意義，正是因為神經(jīng)元就像是電線(xiàn)一樣，如果隨處再生，就會(huì )造成四處短路。表現在大腦就是異常放電，我們稱(chēng)為“癲癇”。 目前認為，嬰兒的中樞神經(jīng)元是可以再生的，曾經(jīng)有類(lèi)似的研究：有嬰兒切除一半的大腦，后來(lái)驚人的恢復了，四肢活動(dòng)，說(shuō)話(huà)言語(yǔ)都不受影響。但如若是1歲以后，神經(jīng)元的再生能力就急速減退，最后幾乎喪失。 有人會(huì )提出疑問(wèn)，既然中樞神經(jīng)元不能再生，腦梗塞、腦出血、偏癱的患者怎么會(huì )慢慢的好了呢？現在的主流觀(guān)點(diǎn)認為，中樞神經(jīng)受損之后功能可以恢復是因為周?chē)钠渌窠?jīng)元進(jìn)行了代償，也就是說(shuō)取代了已壞死神經(jīng)元的功能。癱瘓的病人肢體能逐漸活動(dòng)了，植物人逐漸蘇醒了，都需要在這一種觀(guān)念指導下進(jìn)行理解。 雖然成人大腦無(wú)法再生新神經(jīng)元是神經(jīng)生物學(xué)界長(cháng)達近一個(gè)多世紀的“教條”。但是，后來(lái)一些科學(xué)家也對此提出了質(zhì)疑。1960年美國麻省理工學(xué)院生物學(xué)家約瑟·奧特曼（Joseph Altman）通過(guò)對嚙齒類(lèi)動(dòng)物實(shí)驗，提出新神經(jīng)元可能會(huì )在成年哺乳動(dòng)物的大腦重新生成，但這種觀(guān)點(diǎn)并未受到大家重視。1980紐約洛克菲勒大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家 Fernando Nottebohm 證實(shí)，新的神經(jīng)元確實(shí)在鳴禽動(dòng)物大腦的某些區域生成并發(fā)揮作用。 1989年，美國率先推出了全國性的腦科學(xué)計劃，把1990-2000年命名為“腦的十年”，并制定了以開(kāi)發(fā)右腦為目的的“零點(diǎn)工程”。1990 年后又有更多實(shí)驗證據不斷冒出來(lái)。1998年，科學(xué)家們得到了第一份證據，在成年死亡癌癥患者腦中發(fā)現了由5-溴脫氧尿苷（BrdU）標記的新生神經(jīng)元。2013年的一項研究更是令學(xué)界大振，通過(guò)分析55名死者腦組織的單個(gè)神經(jīng)元，卡羅林斯卡研究所的研究者們得出了一個(gè)結論，人類(lèi)大腦海馬齒狀回中，每天都能產(chǎn)生700個(gè)新的神經(jīng)元。海馬是人類(lèi)大腦中的一個(gè)關(guān)鍵區域，它已經(jīng)被證實(shí)，和學(xué)習、記憶、壓力、鍛煉等多個(gè)生理過(guò)程有關(guān)，它的變化涉及到各類(lèi)神經(jīng)系統疾病。如果大腦可以通過(guò)產(chǎn)生新的神經(jīng)元進(jìn)行自我更新，那么提高先天再生能力來(lái)恢復受損大腦的活動(dòng)就變成了一條可行的路。據文匯報2017年6月25日報道，倫敦大學(xué)國王學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)家杰克·普萊斯最新研究發(fā)現：把干細胞直接注射到大腦中，有助于誘導恢復受損的大腦，增強大腦中風(fēng)后的自我修復能力。這些實(shí)驗結果把人類(lèi)能夠實(shí)現腦再生的愿望推向了新高。 正當大家對腦神經(jīng)再生有所期望的時(shí)候。曾是 Fernando Nottebohm 實(shí)驗室旗下的研究生 Arturo Alvarez-Buylla，現為以醫科和生物技術(shù)聞名的加州大學(xué)舊金山分校（UCSF）神經(jīng)外科教授，其實(shí)驗室人員最近發(fā)布的新論文把剛剛燃起的希望又打回了冰點(diǎn)。該結論發(fā)表在，2018年3月《自然》雜志上，題目為：“成年之后大腦就不會(huì )再制造神經(jīng)元了”。他們根據 59 份人腦部樣本研究結果證明，神經(jīng)生成在童年時(shí)期大幅下降，13 歲以后基本上再也檢測不到新的神經(jīng)元。論文中說(shuō)，在人類(lèi)胎兒或后天發(fā)育過(guò)程中，海馬齒狀回中的神經(jīng)祖細胞在人類(lèi)7歲以后就會(huì )枯竭。剛出生至7歲期間，年輕的神經(jīng)元細胞密度從每平方毫米大約1618個(gè)細胞減少到每平方毫米約12個(gè)，13歲時(shí)更下降至平均僅存2.4個(gè)左右。18歲以上健康成人（18-77歲共計17例死后大腦樣本，其中12例來(lái)自癲癇手術(shù)患者）齒狀回內未發(fā)現年輕神經(jīng)元。因此，在成人海馬回發(fā)現神經(jīng)生成是極其罕見(jiàn)的現象，人類(lèi)大腦卻自青春期之后就不會(huì )再發(fā)生這種神經(jīng)生成現象。 但是，故事出現大反轉。哥倫比亞大學(xué)的學(xué)者們提出了反對意見(jiàn)。2018年4月5日《Stem Cell》文章指出，成人海馬體內存在大量神經(jīng)前體細胞（或稱(chēng)未成熟的神經(jīng)元），人類(lèi)神經(jīng)元形成并沒(méi)有中止，老年人的海馬也有大量年輕神經(jīng)元儲備。論文中，哥倫比亞大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家Maura Boldrin團隊研究了28例在14歲-79歲之間死亡的健康人的腦組織。采樣時(shí)每位志愿者的死亡時(shí)間均不超過(guò)26小時(shí)。整個(gè)研究工作采用動(dòng)物神經(jīng)發(fā)生研究的金標準立體測量學(xué)（stereology）計算健康人類(lèi)海馬內未成熟和成熟神經(jīng)元，立體測量學(xué)方法足以鑒定組織內個(gè)體細胞類(lèi)型數量，不受樣本是否切片影響，因此，這篇新文章具有重要意義。 2018年5月《美國科學(xué)院院刊》又一篇文章聲稱(chēng)，長(cháng)期困擾世界醫學(xué)界的重大難題脊髓損傷修復獲突破性進(jìn)展，顛覆了100多年前神經(jīng)科學(xué)大師卡哈爾提出的“成年哺乳類(lèi)中樞神經(jīng)損傷不能再生”的結論。這是由北京航空航天大學(xué)、首都醫科大學(xué)、上海同濟醫院多名教授聯(lián)合研究發(fā)表在的一篇文章。他們應用自主研發(fā)的活性生物材料改善損傷局部微環(huán)境，促進(jìn)非人靈長(cháng)類(lèi)恒河猴的皮質(zhì)脊髓束長(cháng)距離再生，穿過(guò)損傷區且與宿主脊髓建立起功能性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )從而導致截癱肢體功能恢復。研究人員分析了“成年內源性干細胞孵化學(xué)說(shuō)”。他們將內源性干細胞的孵化看作育種，中樞神經(jīng)系統的腦或脊髓的病損部位充滿(mǎn)各種炎性因子和抑制因子，就像鹽堿地，而存在于成年哺乳類(lèi)腦和脊髓內的神經(jīng)干細胞大多處于靜息狀態(tài)，就像蟄伏的種子。研究團隊自主研發(fā)的活性生物材料可長(cháng)期釋放神經(jīng)營(yíng)養因子，改善被認為是“鹽堿地”的損傷局部微環(huán)境，激活“蟄伏的種子”，讓其遷移至病損部位分化為成熟神經(jīng)元。新生的神經(jīng)元可與宿主細胞形成功能性神經(jīng)環(huán)路最終促進(jìn)功能恢復。 2019年3月25日，發(fā)表在《自然·醫學(xué)》的一篇文章，讓劇情又有了新后續。西班牙馬德里自治大學(xué)的Jesús ávila和María Llorens-Martín博士和其研究團隊改進(jìn)了大腦樣本的處理方法，發(fā)現健康成年人的海馬體可以觀(guān)察到數量上千的新生神經(jīng)元！神經(jīng)元更新起碼持續到90歲！他們通過(guò)對18名52-97歲的AD患者大腦樣本檢測可以觀(guān)察到，隨著(zhù)病情的加重，新生神經(jīng)元的數量逐漸減少。雖然在人類(lèi)正常生理老化的過(guò)程中，新生神經(jīng)元的數量也會(huì )表現出一定程度的下降，但是在40-90歲之間任何年齡段，AD患者大腦中的新生神經(jīng)元數量都是少于同年齡段的健康對照組的。 而顏丙強博士科研團隊在利用中藥萃取復合物的樣本研究中，用復合再生誘導因子粉喂養老年癡呆大鼠模型，在3周內大鼠的震顫、癱瘓、癡呆的癥狀就已經(jīng)解除，大鼠恢復到健康狀態(tài)。用Ki67對治療2周與3周的大鼠的腦組織切片染色，呈陽(yáng)性。表明復合再生誘導因子粉正在誘導腦神經(jīng)元再生。
目前還無(wú)法證明，該模型大鼠腦中再生的是中樞神經(jīng)元，還是通過(guò)周?chē)窠?jīng)元細胞進(jìn)行的補償再生，還是成年內源性干細胞被孵化的原因。這一點(diǎn)，雖然從科學(xué)研究的角度十分重要，但是，從治療學(xué)上作者認為并不重要。作者認為最重要的是在大鼠的大腦中確實(shí)已經(jīng)再生了新的神經(jīng)元，不管新的神經(jīng)元來(lái)自哪里，關(guān)鍵它已經(jīng)起到了中樞神經(jīng)的作用。由于中樞神經(jīng)系統的功能得到了恢復，從而使大鼠的疾病也得到了治愈。 至于大腦神經(jīng)元為什么可以再生出來(lái)？我們在大鼠模型的實(shí)驗中明確發(fā)現，大腦神經(jīng)元的再生與大腦微血管密度的增加有著(zhù)直接的關(guān)系。當把大鼠的雙頸動(dòng)脈結扎后，迅速導致腦前庭的供血不足，6周后大鼠就呈現出多種神經(jīng)衰退性疾病。腦組織切片證實(shí)了此時(shí)的大鼠腦內血管密度明顯降低，腦神經(jīng)元的密度也明顯降低。而喂養再生誘導因子粉2-3周后，大鼠的健康狀態(tài)逐漸恢復，腦組織切片證實(shí)了此時(shí)大鼠腦血管密度提高了；同時(shí)，大量的腦神經(jīng)元正在活躍的再生。由此，可以說(shuō)明腦神經(jīng)元作為調控系統與腦內的作為營(yíng)養供給的微血管系統是“相輔相成，相反相成”的。結扎導致的供血系統的損傷，必然也導致神經(jīng)系統的損傷；而側枝循環(huán)供血系統與微血管系統的重新建立，必然也伴隨著(zhù)神經(jīng)系統的共生調節。因此，進(jìn)一步證明了人體內存在巨大的共生協(xié)同效應，只要利用好這種效應，就可以形成促使中樞神經(jīng)元再生的方法。 當然，以上都是針對大鼠模型實(shí)驗所得出結論。該結論是否在人體治療上也有同樣的效果，還需要在靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物模型上再進(jìn)行更加深入的實(shí)驗與研究。
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