軸索切断術

末梢軸索が損傷すると、ニューロン全体が直ちに反応して軸索を再生します。^{[ 3 ]}この反応には代謝活動の増加が必要であり、クロマトリシスによって開始されます。クロマトリシスは、ニューロンの細胞体内のタンパク質産生構造の溶解として特徴付けられ^{[ 4 ]} 、神経細胞のアポトーシスを特徴付けるために使用される用語です。クロマトリシスの間、細胞体と核は丸くなり大きくなり、ニッスル小体とゴルジ体は両方とも崩壊し、細胞中心はクリアになります。ほとんどの場合、末梢軸索の軸索切断反応は細胞の治癒と再生で終わりますが、まれに細胞死で終わることもあります。再生は、中枢軸索切断反応には見られない活動であるミクログリアの過形成とアストログリアの肥大によって起こります。

末梢反応とは対照的に、中枢神経細胞（中枢神経系のニューロン）における軸索切断反応は、ほぼ常に細胞死につながる。^{[ 5 ]}細胞死の様式は、多くの場合アポトーシスである。^{[ 6 ]}中枢神経細胞は、切断されると、一般的に再生関連タンパク質の一種である栄養因子の発現を上方制御できない。^{[ 7 ]}これらの栄養因子はニューロンの生存を調節する役割を担っており^{[ 8 ]} 、神経保護の重要な側面である。栄養因子はニューロンシナプスの生存を保証する、つまり本質的にニューロンの機能を維持する。これらのタンパク質の発現増加の欠如は、最終的に細胞萎縮につながる。

多発性硬化症は、中枢神経系の神経が脱髄し、身体機能が低下する病気です。 ^{[ 12 ]}根本的な病理はほとんど不明で理解されていません。多くの研究者は、多発性硬化症病変における脱髄が軸索切断、そして最終的には軸索変性につながると仮説を立てています。この軸索死が、多発性硬化症の不可逆的な影響の原因となる可能性があります。軸索切断反応について知られていることを利用して、医師や研究者は、病気が進行して不可逆的な障害を引き起こすのを防ぐために、多発性硬化症の初期段階の患者に神経保護リハビリテーションを実施しようとしています。これらのリハビリテーションには、ニューロンの生存とシナプス機能の維持を助ける栄養因子の利用が含まれます。

外傷性脳損傷は、鈍的外傷、非貫通性外傷、または銃弾による頭部損傷と定義されます。^{[ 13 ]}頭部外傷後に生じる損傷の程度は、頭部に加わる単位面積あたりのストレス量よりも、脳に生じる変形量とより直接的に相関することが示されています。TBI の結果として発生する軸索切断には 2 つのモードがあります。一次軸索切断はすぐに発生し、軸索の完全な機械的切断として特徴付けられます。二次軸索切断はより頻繁に発生し、時間の経過とともに進行し、最終的に切断につながります。この種の損傷は多くの場合不可逆ですが、軸索が回復することもあります。研究者は現在、この回復の可能性を利用して、外傷性脳損傷患者の治療法を開発することに取り組んでいます。これらの治療法は、軸索切断反応の科学的理解に依存しています。再神経支配プロセスを助ける 2 つのメカニズムは、急性炎症とシナプスを取り囲む細胞外マトリックスの分子の活性化です。急性炎症は、局所グリア細胞を活性化することで切断された軸索の除去を促します。炎症反応は、シナプス後部位の再生を助ける成長因子も動員します。この炎症の悪影響は、損傷直後には検出が難しい場合があります。頭部の炎症は、損傷後発症が遅いことが多く、致命的な脳圧上昇につながる可能性があります。最近発見され、理解されたサイトカインが、脳圧上昇が起こる前に軸索切断を治療するために現在使用されています。オステオポンチンと呼ばれるこのサイトカインは、インテグリン受容体結合部位を露出させることで軸索再生を助ける可能性があります。オステオポンチンの分泌は、シナプス形成を調節し、軸索修復に必要な神経膠細胞を標的にすることができます。ジュリー・L・チャンによる研究は、損傷（軸索切断）後のシナプス修復と再編成に必要な免疫応答を開始するオステオポンチンの機能性を証明しています。^{[ 14 ]}この研究は、外傷性脳損傷後の激しい炎症反応を軽減するオステオポンチンの機能性を効果的に証明しましたが、治療オプションとしてこれを移植した場合の長期的な影響の証拠は提供していません。炎症反応を変化させると、炎症の有益な側面を意図せず停止させ、脳の自己治癒能力に壊滅的な影響を与える可能性があります。