Починить разорванные нейроны спинного мозга можно, вернув их в более молодое состояние, – об этом сообщает исследование, опубликованное в конце августа в журнале Nature.
Credit: Sofroniew lab
Считалось, что рубец, формирующийся после спинномозговой травмы, не даёт нейронам восстанавливаться. Но так ли это? Оказывается, возможно повернуть вспять «нейронные часы» и восстановить повреждённые нейронные связи через рубцовую ткань – к такому выводу пришли исследователи из Национальных институтов здоровья в экспериментах на грызунах.
«Годами мы пытались восстановить нейронные связи. Решение этой задачу можно благодаря трём ключевым факторам роста, – рассказывает руководитель программы Лин Джекман (Lyn Jakeman) из Национального института неврологических расстройств и инсульта (National Institute of Neurological Disorders and Stroke, NINDS). – Мы начинаем понимать, какие механизмы лежат в основе как самой травмы, так и в процессе восстановления, а значит, однажды сможем предложить и лечение».
Нейроны спинного мозга сообщаются через аксоны – именно они повреждаются при травме, что приводит к потере чувствительности и/или параличу. На месте повреждения формируется рубец, который не позволяет аксонам быстро восстанавливаться.
Нейронные связи «строятся» по мере развития тела, поэтому учёные попытались воссоздать условия их закладки.
«В спинном мозге несколько ростков формируют связи, но затем перестают функционировать, – объясняет Михаил Софроньев (Michael V. Sofroniew), профессор и основной автор исследования. – Мы хотели вновь их запустить и посмотреть, будут ли они влиять на рост повреждённых аксонов».
Исследователи работали совместно с коллегами из Гарвардской медицинской школы и Швейцарского федерального технологического института и наблюдали за тремя составляющими восстановительного процесса на мышах и крысах.
Сначала воздействие шло на генном уровне под воздействием введенных вирусами генов, связанных с программой аксонального роста. В обычных условиях эта программа неактивна, но всё равно сохраняется в нервных клетках.
Далее новым аксонам предстояло проникнуть в повреждённую ткань. Растущие аксоны в здоровых тканях перемещаются вдоль специальных молекулярных путей. Учёные ввели в место травмы гель, содержащий ускоряющие рост белки, и отметили увеличение числа тех самых аксон-проводящих молекул.
Теперь аксонам нужно выйти из рубца и достигнуть целевых нейронов. Нейроны на ранних стадиях развития выделяют хемоаттрактанты – и именно по ним аксоны находят места контактов. Исследователи ввели хемоаттрактанты в место повреждения – и аксоны успешно проросли через рубец к нейронам.
Регенерация происходит исключительно при комбинации и последовательном выполнении всех трёх этапов лечения: вирусной активация программы роста, построения молекулярного пути для прорастания аксона и введения хемоаттрактантов.
Восстановление шло быстрыми темпами: десятки и сотни аксонов проникали сквозь рубец и связывались с нейронами, но, к сожалению, двигательная активность грызунов не улучшилась. Впрочем, учёные ожидали такой результат.
«Аксоны находятся на ранней стадии развития, – объясняет доктор Софроньев. – Функциональное восстановление возможно после обучения и закрепления нейронных связей».
Ежегодно 12 500 человек попадают в больницы США со спинномозговой травмой, а с её последствиями живут ещё примерно 276 000.
В дальнейших планах доктора Софроньева и его коллег – чётко обосновать механизм регенерации аксонов и определить оптимальную схему «обучения» новых нейронных связей для возобновления двигательной активности.
Текст: Анна Морозова
Required growth facilitators propel axon regeneration across complete spinal cord injury by Anderson MA et al. in Nature. August 29, 2018. DOI: 10.1038/s41586-018-0467-6
