全球每年新增数十万例脊髓损伤患者,周围神经损伤的发病率更高,这些损伤最棘手的问题之一,是成年哺乳动物的中枢神经系统轴突再生能力极为有限,导致许多患者遗留永久性的运动和感觉功能障碍。科学家们长期探索为何神经修复如此困难。
近日,一篇发表在国际杂志Nature上题为“AhR inhibition promotes axon regeneration via a stress–growth switch”的研究报告中,来自西奈山伊坎医学院等机构的科学家们通过研究发现了一个藏在神经元内部的关键“刹车”—芳香烃受体蛋白,松开它就能显著促进轴突再生和功能恢复。
轴突是神经细胞之间传递信号的长纤维,无论是中枢神经还是周围神经,都依赖这些纤维完成信息交流,一旦轴突被切断或损伤,恢复的希望就寄托在神经元能否重新长出这些纤维上。遗憾的是,成年动物的神经元在这方面的能力很差;研究人员发现,问题的症结在于神经元损伤后必须同时应对两件事:承受应激反应和启动再生程序,而芳香烃受体恰好是调控这一平衡的核心开关。
芳香烃受体是一种配体激活的碱性螺旋-环-螺旋/PAS结构域转录因子,此前主要被认为参与感知环境中的毒素和外源性物质。研究人员意外发现,它在神经元内部还扮演着“再生制动器”的角色。在背根神经节神经元中,轴突损伤会激活芳香烃受体信号,强制启动蛋白质稳态和应激反应程序,帮助神经元维持组织完整性。这种保护反应本身并无坏处,但它同时也抑制了新生蛋白的合成,使神经元无法进入促生长的状态。
背根神经节神经元对芳香烃受体有反应,而该受体会限制轴突向外生长
当研究人员在神经元中敲除芳香烃受体,或者用药物抑制其活性时,局面发生了逆转。被“松开刹车”的神经元大幅提升了从头合成的蛋白质水平,促生长信号通路被激活,轴突得以有效再生。在小鼠周围神经损伤和脊髓损伤模型中,这一操作不仅促进了轴突生长,还改善了运动和感觉功能的恢复。进一步的研究表明,这种促生长效应需要另一个因子—缺氧诱导因子1α的参与,两者共享一系列富集于代谢和再生通路的转录靶点。
单细胞和表观基因组分析揭示了更精细的调控网络:芳香烃受体调控子整合了综合应激反应和DNA羟甲基化,从而重塑了神经元对损伤的反应程序。换句话说,这个“刹车”通过连接环境感知、蛋白质稳态和代谢信号,精确控制着神经元在应激适应和轴突修复之间的取舍。正常情况下,这种机制可能优先保障细胞存活,但对于需要再生的场景,它反而成了阻碍。
这项研究的意义在于其首次明确了芳香烃受体是轴突再生的负调控因子,并且提供了一个可药物干预的靶点。有趣的是,已有多种芳香烃受体阻断剂正在其他疾病的临床试验中进行测试,这为神经损伤领域的转化应用提供了潜在捷径。当然,从实验室到临床还有很长的路要走,未来需要研究不同类型神经损伤中抑制剂的疗效、最佳给药时机和剂量,以及是否会对损伤区域的其他细胞产生意外影响。但无论如何,这个藏在神经元里的“刹车”被找到,本身就为神经修复领域带来了久违的新思路。(生物谷Bioon.com)
参考文献:
Halawani, D., Wang, Y., Li, J. et al. AhR inhibition promotes axon regeneration via a stress–growth switch. Nature (2026). doi:10.1038/s41586-026-10295-z