控制左右交替步态的分子(图)

【字体: 时间:2003年03月24日 来源:

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[生物通讯]从一只象袋鼠一样蹦跳的小鼠获得灵感,研究人员发现了两个驱动行走能力的分子。他们希望在人体中也会发现类似的分子,从而帮助脊髓损伤患者康复。

许多动物的脊髓都藏有一个叫做中央模式发生器(central pattern generator ,CPG)的回路,这个回路诱导腿部执行左右交替的步态。治疗偏瘫的一些疗法试图通过将病人支撑在踏车上、然后向脊柱输送电脉冲来刺激病人的CPG。

但瘫痪究竟与哪些神经有关,以及这些神经如何工作,仍是一个谜。瑞典Gothenburg大学的Klas Kullander和他的同事从遗传改造后缺少两个分别叫做ephrinB3 [AD340X300] 和 EphA4的分子的小鼠中发现了线索。

这两个分子似乎有助于生长的神经正确连线CPG。在突变小鼠中,正常情况下只与脊髓一面相连的神经误入迷途,与脊髓的两面都连上了。结果脊髓两面都发射电信号,诱发小鼠的腿做出袋鼠式的跳跃。

马里兰州美国国家卫生研究院研究脊髓回路的Michael O’Donovan对这个新发现十分兴奋。对于CPG的探究而言,“目前主要的局限就是不知道涉及到哪些分子。”他说。

EphrinB3 和 EphA4不太可能直接用于脊髓损伤的治疗,因为二者在脊骨在胚胎中发育时最为重要。但“如果我们发现一个CPG独有的分子,就可能作为一个治疗靶点。”O’Donovan说。

一旦研究人员发现更多CPG的特点以及它们是如何被控制的,就有可能发现刺激CPG的药物。但任何这类疗法距离实践还有很长的路要走,加拿大蒙特利尔大学的脊髓研究人员Serge Rossignol提醒说。

CPG确实令人好奇。它无需大脑的帮助就能驱动韵律活动;这就是为什么无头小鸡倒下之前还能在院子里扑腾一会儿。但至少对于人类而言,这还是一个难解之谜,”O’Donovan说。

大脑信号被认为指导着行走的速度、步态和方向。因此虽然婴儿能够踢,但他们仍然必需通过协调平衡和运动的能力来学习行走。CPG似乎还受益于运动的腿部反馈的信号--这可能就是为什么踏车训练有助于脊髓损伤病人的恢复。

参考文献:Kullander, K. et al. Role of Eph4 and EphrinB3 in loncal neuronal circuits that control walking. Science, 299, 1889 - 1892, (2003).

(生物通编译,未经授权,请勿转载)

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