$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Uraz aksonomiczny jest częstym i poważnym skutkiem uszkodzenia mózgu i rdzenia kręgowego, często spowodowanym urazami traumatycznymi, neurotoksynami lub zaburzeniami neurologicznymi, które zakłócają połączenia neuronalne i upośledzają regenerację aksonów1,2. Nie wszystkie neurony posiadają właściwą zdolność regeneracyjną, która jest niezbędna do naprawy odciętych aksonów. Szybkość regeneracji aksonów jest wpływ wielu czynników, w tym wewnętrznego potencjału wzrostu neuronu, wydajności syntezy białka, dynamiki cytoszkieletu, usuwania resztek mieliny i dostępności czynników wzrostu3,4.
W dorośle ssaczy ośrodkowym układzie nerwowym (OUN), uszkodzenie aksonów prowadzi do zmniejszonej zdolności regeneracyjnej, głównie z powodu braku wewnętrznych czynników wspierających wzrost i obecności hamujących czynników zewnętrznych1,5. Natomiast aksony w obwodowym układzie nerwowym (OUN) posiadają silną zdolność do regeneracji po urazie, dzięki wewnętrznym mechanizmom samonaprawy obwodowych neuronów i szybkiej reaktywacji programów proregeneracji. Po urazie, dalszy segment aksonu zostaje odłączony od ciała neuronu i ulega zwyrodnieniu Wallera, charakteryzującemu się rozpadem aksonu i fragmentacją6,7. Skuteczne usuwanie resztek aksonów i mieliny przez komórki gleju jest niezbędne do udanej regeneracji, ponieważ zapobiega tworzeniu blizny, która może utrudniać wzrost aksonów3,8. Ten proces, wraz z remodelacją cytoszkieletu uszkodzonych aksonów, wspiera odrost zakończenia proksymalnego i ułatwia reinerwację docelowej tkanki. Zdarzenia te zachodzą w częściowo nakładających się fazach, podczas których indukowane urazem aktywacja czynników transkrypcyjnych, takich jak ATF3 i c-Jun, promuje ekspresję genów proregeneracji4,9,10.
Fuzja aksonów regeneracyjnych reprezentuje wydajny mechanizm przywracania łączności neuronowej po uszkodzeniu aksonu11. Proces ten został po raz pierwszy opisany u raki słodkowodnego Procambarus clarkii w 1967 roku12 i od tego czasu został udokumentowany w wielu gatunkach13,14,15,16, w tym Caenorhabditis elegans17. Chociaż bezpośrednie dowody na fuzję aksonów u ssaków są ograniczone, strategie indukujące fuzję zostały z powodzeniem zastosowane w celu poprawy naprawy nerwów11. Warto zauważyć, że chemiczny fusogen polietylenoglikol (PEG) promuje ponowne zamknięcie błony i został pokazany jako ułatwiający odzyskiwanie funkcji po urazach nerwów obwodowych i rdzenia kręgowego w modelach ssaków18,19,20,21,22,23,24. Ostatnie odkrycia wskazują, że wyczerpanie peroksydazy glutationowej (GPX) jest wystarczające do promowania fuzji aksonów w C. elegans25. Podobnie, myszy z warunkowym wyłączeniem Gpx4 lub te traktowane inhibitorem GPX ML162 wykazywały przyspieszoną odzyskiwanie funkcji po przecięciu nerwu udowego, potencjalnie poprzez zwiększoną fuzję aksonów25.
Nerwo udowy jest mieszanym nerwem składającym się z aksonów sensorycznych, ruchowych somatycznych i autonomicznych26. Powstaje on z segmentów kręgowych L4 i L5 u szczurów27, a z segmentów L3 i L4 u myszy28. Ze względu na dostępność i anatomiczną spójność, uraz nerwu udowego stał się jednym z najczęściej stosowanych modeli do badania regeneracji nerwów obwodowych29,30. Modele te umożliwiają badanie zarówno wewnętrznych mechanizmów neuronowych, jak i zewnętrznych czynników środowiskowych, które wpływają na wzrost aksonów i odzyskiwanie funkcji3,4,9. Zastosowanie przecięcia nerwu udowego jako paradygmatu eksperymentalnego w naukach o mózgu sięga końca XIX wieku29. Oprócz modeli przecięcia nerwu, przecięcie nerwu jest szeroko stosowane do badania regeneracji aksonów i odzyskiwania funkcji. Jednak klasyczne przecięcie nerwu udowego po przecięciu i szyciu u myszy jest często mniej powtarzalne i niezawodne niż u szczurów, z powodu małej wielkości i kruchej struktury nerwu31.
Za pomocą