新方法或许可改善癌症化疗治疗方法
大脑/神经元放电的渲染。信用：美国国立卫生研究院
Tim Cope 和 Nick Housley 揭示了化疗复杂的感觉和运动副作用背后的神经通路。
严重和持续的残疾往往会破坏癌症治疗的挽救生命的好处。疼痛和疲劳——连同感觉、运动和认知障碍——是世界范围内广泛用于化疗的铂类药物的主要副作用之一。
佐治亚理工学院研究人员在 Timothy C. Cope 实验室进行的一项新研究发现了一种新途径，可以理解为什么癌症患者会出现这些使人衰弱的状况，以及为什么科学家应该关注所有可能的神经过程，这些神经过程会将感觉或运动问题传递给癌症患者。患者的大脑——包括中枢神经系统——而不仅仅是发生在远离身体中心的“感觉神经元外周退化”。
新发现“癌症治疗中感觉运动障碍的神经回路机制”发表在美国国家科学院院刊 (PNAS) 上，可能会影响有效治疗的开发，这些治疗尚无法恢复患者正常接受和处理的能力特别是作为癌症后治疗的一部分的感觉输入。
Stephen N. (Nick) Housley 是该研究的主要作者，他是乔治亚理工学院生物科学学院、综合癌症研究中心和 Parker H. Petit 生物工程与生物科学研究所的博士后研究员。合著者包括研究科学家 Paul Nardelli 和博士后 Travis Rotterman（均为生物科学学院），以及在乔治亚理工学院和乔治亚理工学院生物科学学院担任联合任命教授的 Timothy Cope埃默里大学和佐治亚理工学院的库尔特生物医学工程系。
神经系统后果
“化疗无疑会对周围神经系统产生负面影响，这通常被视为癌症治疗过程中神经系统疾病的罪魁祸首，”Housley 分享道。然而，他说，为了使神经系统正常运作，外周神经系统和中枢神经系统都必须合作。
“这是通过神经元之间的突触交流发生的。通过一系列优雅的研究，我们表明，中枢神经系统中的那些通讯枢纽也容易受到癌症治疗的不利影响，”Housley 分享道，并补充说，这些发现迫使“我们认识到整个神经系统中的许多地方如果我们想要修复癌症治疗的神经系统后果，就去治疗——因为纠正任何一个可能不足以改善人类功能和生活质量。”
研究小组在研究中解释说：“这些残疾在临床上仍未得到缓解，并且在经验上无法解释，因为研究集中在感觉神经元的外周退化上，”研究小组在研究中解释说，“同时低估了中枢神经系统内神经过程的可能参与。目前的研究结果表明，位于中枢神经系统内的信息处理的基本特性存在功能缺陷，”得出的结论是，“癌症治疗引起的长期感觉运动和可能的其他残疾是由外周和中枢神经系统中复合的独立神经缺陷造成的。 ”
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感觉运动障碍和“cOIN”
研究小组指出，癌症幸存者“将感觉运动障碍列为化疗最令人痛苦的长期后果之一。步态、平衡和熟练运动的障碍通常归咎于外周感觉神经元的化学毒性损伤，而没有考虑将感觉信息转化为运动的神经回路所起的确定性作用，”并补充说，这种疏忽“排除了充分的机械理解，并有助于缺乏有效的治疗方法来逆转化疗引起的残疾。”
Cope 说，在“慢性奥沙利铂（化疗）诱发的神经病变：cOIN 。”
在“本体感觉”信息的编码（想想运动感觉：身体感知其位置、运动和动作的能力）及其电路转换成运动神经元产生的突触电位的过程中研究了关键的连续事件。
在“cOIN”大鼠中，研究小组注意到多类本体感觉神经元表现出有缺陷的放电，这降低了肌肉对伸展的机械反应的准确感觉表征，并补充说，由于有缺陷，准确性“在将本体感觉信号转化为突触电位时进一步降低了存在于脊髓内部的机制。”
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联合表达，独立缺陷
“这些连续的、外围的和中心的缺陷复合起来，驱动感觉运动回路进入功能崩溃，这对于预测在我们的大鼠模型中展示的本体感觉引导的运动行为中的重大错误是很重要的，并报告给患有 cOIN 的人，”Cope 和 Housley报告。“我们得出的结论是，癌症治疗引起的感觉运动障碍源于感觉运动回路的外围和中心元件中发生的独立缺陷的联合表达。”
“这些发现对科学领域和癌症治疗的神经系统后果的临床管理产生了广泛的影响，”Housley 说。“作为临床医生和科学家，我可以预见迫切需要共同开发能够确定患者神经系统的哪些部分受到癌症治疗影响的定量临床测试。”
Housley 还表示，在治疗过程中能够监测不同部位的神经功能“将提供一种生物标志物，我们可以在此基础上优化治疗——例如最大限度地提高抗肿瘤作用，同时最大限度地减少不良反应”，并补充说，随着我们的移动进入下一代癌症治疗，“可以客观监测神经系统特定方面的临床测试对于测试是否存在脱靶效应非常重要。”
参考文献：
Stephen N. Housley、Paul Nardelli、Travis M. Rotterman 和 Timothy C. Cope 撰写的“癌症治疗中感觉运动障碍的神经回路机制”，2021 年 12 月 15 日，美国国家科学院院刊。
DOI: 10.1073/pnas.2100428118
这项工作得到了 NIH Grants R01CA221363 和 R01HD090642 以及 Northside Hospital Foundation, Inc. 的支持。
研究人员感谢 Marc Binder（华盛顿大学生理学与生物物理学系）和 Todd Streelman（佐治亚理工学院生物科学学院）对手稿的初步版本进行了有益的讨论和评论。主要作者 Housley 还担任医疗机器人和技术公司 Motus Nova 的首席科学官。