大腦/神經元放電的渲染。信用：美國國立衛生研究院
Tim Cope 和 Nick Housley 揭示了化療復雜的感覺和運動副作用背后的神經通路。
嚴重和持續的殘疾往往會破壞癌癥治療的挽救生命的好處。疼痛和疲勞——連同感覺、運動和認知障礙——是世界范圍內廣泛用于化療的鉑類藥物的主要副作用之一。
佐治亞理工學院研究人員在 Timothy C. Cope 實驗室進行的一項新研究發現了一種新途徑，可以理解為什么癌癥患者會出現這些使人衰弱的狀況，以及為什么科學家應該關注所有可能的神經過程，這些神經過程會將感覺或運動問題傳遞給癌癥患者。患者的大腦——包括中樞神經系統——而不僅僅是發生在遠離身體中心的“感覺神經元外周退化”。
新發現“癌癥治療中感覺運動障礙的神經回路機制”發表在美國國家科學院院刊 (PNAS) 上，可能會影響有效治療的開發，這些治療尚無法恢復患者正常接受和處理的能力特別是作為癌癥后治療的一部分的感覺輸入。
Stephen N. (Nick) Housley 是該研究的主要作者，他是喬治亞理工學院生物科學學院、綜合癌癥研究中心和 Parker H. Petit 生物工程與生物科學研究所的博士后研究員。合著者包括研究科學家 Paul Nardelli 和博士后 Travis Rotterman（均為生物科學學院），以及在喬治亞理工學院和喬治亞理工學院生物科學學院擔任聯合任命教授的 Timothy Cope埃默里大學和佐治亞理工學院的庫爾特生物醫學工程系。
神經系統后果
“化療無疑會對周圍神經系統產生負面影響，這通常被視為癌癥治療過程中神經系統疾病的罪魁禍首，”Housley 分享道。然而，他說，為了使神經系統正常運作，外周神經系統和中樞神經系統都必須合作。
“這是通過神經元之間的突觸交流發生的。通過一系列優雅的研究，我們表明，中樞神經系統中的那些通訊樞紐也容易受到癌癥治療的不利影響，”Housley 分享道，并補充說，這些發現迫使“我們認識到整個神經系統中的許多地方如果我們想要修復癌癥治療的神經系統后果，就去治療——因為糾正任何一個可能不足以改善人類功能和生活質量。”
研究小組在研究中解釋說：“這些殘疾在臨床上仍未得到緩解，并且在經驗上無法解釋，因為研究集中在感覺神經元的外周退化上，”研究小組在研究中解釋說，“同時低估了中樞神經系統內神經過程的可能參與。目前的研究結果表明，位于中樞神經系統內的信息處理的基本特性存在功能缺陷，”得出的結論是，“癌癥治療引起的長期感覺運動和可能的其他殘疾是由外周和中樞神經系統中復合的獨立神經缺陷造成的。 ”
全新的RX50研究級熒光顯微鏡帶給您全新的觀察體驗，采用高品質光學系統，積木式功能組合。涵蓋多種觀察方式，可實現明場、熒光、相襯、偏光等各種功能。廣泛適用于生物醫學實驗室、病理診斷及其他科研領域。
感覺運動障礙和“cOIN”
研究小組指出，癌癥幸存者“將感覺運動障礙列為化療最令人痛苦的長期后果之一。步態、平衡和熟練運動的障礙通常歸咎于外周感覺神經元的化學毒性損傷，而沒有考慮將感覺信息轉化為運動的神經回路所起的確定性作用，”并補充說，這種疏忽“排除了充分的機械理解，并有助于缺乏有效的治療方法來逆轉化療引起的殘疾。”
Cope 說，在“慢性奧沙利鉑（化療）誘發的神經病變：cOIN 。”
在“本體感覺”信息的編碼（想想運動感覺：身體感知其位置、運動和動作的能力）及其電路轉換成運動神經元產生的突觸電位的過程中研究了關鍵的連續事件。
在“cOIN”大鼠中，研究小組注意到多類本體感覺神經元表現出有缺陷的放電，這降低了肌肉對伸展的機械反應的準確感覺表征，并補充說，由于有缺陷，準確性“在將本體感覺信號轉化為突觸電位時進一步降低了存在于脊髓內部的機制。”
VMF400I 細胞觀察倒置熒光顯微鏡
聯合表達，獨立缺陷
“這些連續的、外圍的和中心的缺陷復合起來，驅動感覺運動回路進入功能崩潰，這對于預測在我們的大鼠模型中展示的本體感覺引導的運動行為中的重大錯誤是很重要的，并報告給患有 cOIN 的人，”Cope 和 Housley報告。“我們得出的結論是，癌癥治療引起的感覺運動障礙源于感覺運動回路的外圍和中心元件中發生的獨立缺陷的聯合表達。”
“這些發現對科學領域和癌癥治療的神經系統后果的臨床管理產生了廣泛的影響，”Housley 說。“作為臨床醫生和科學家，我可以預見迫切需要共同開發能夠確定患者神經系統的哪些部分受到癌癥治療影響的定量臨床測試。”
Housley 還表示，在治療過程中能夠監測不同部位的神經功能“將提供一種生物標志物，我們可以在此基礎上優化治療——例如最大限度地提高抗腫瘤作用，同時最大限度地減少不良反應”，并補充說，隨著我們的移動進入下一代癌癥治療，“可以客觀監測神經系統特定方面的臨床測試對于測試是否存在脫靶效應非常重要。”
參考文獻：
Stephen N. Housley、Paul Nardelli、Travis M. Rotterman 和 Timothy C. Cope 撰寫的“癌癥治療中感覺運動障礙的神經回路機制”，2021 年 12 月 15 日，美國國家科學院院刊。
DOI: 10.1073/pnas.2100428118
這項工作得到了 NIH Grants R01CA221363 和 R01HD090642 以及 Northside Hospital Foundation, Inc. 的支持。
研究人員感謝 Marc Binder（華盛頓大學生理學與生物物理學系）和 Todd Streelman（佐治亞理工學院生物科學學院）對手稿的初步版本進行了有益的討論和評論。主要作者 Housley 還擔任醫療機器人和技術公司 Motus Nova 的首席科學官。