Российские исследователи изучили регенерацию тканей мозга с помощью матрицы из белка фиброина шёлка. Эксперименты на крысах с повреждениями мозга показали, что этот материал биологически совместим и способствуют скорейшей регенерации нервной ткани. Результаты работы опубликованы в журнале Neurochemical Research.
Повреждение тканей мозга из-за травм, инсультов и нейродегенеративных процессов — одна из основных причин неработоспособности людей в странах запада. И на текущий момент в терапевтической практике арсенал методов, способствующих регенерации тканей мозга, весьма узок. Команда российских учёных под руководством профессора МГУ Дмитрия Зорова решила протестировать белковые микроконструкции из фиброина шёлка в качестве каркаса для восстановления нервной ткани и проверить его биологическую совместимость.
«Фиброин как материал для тканевой инженерии обладает уникальными свойствами, — рассказывает один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ Егор Плотников. — С одной стороны, из него очень легко формировать любые трехмерные конструкции с заданными параметрами (размером пор, направлением волокон). С другой — белок несет уникальные аминокислотные мотивы, которые необходимы нейронам для восприятия их окружения и для преобразования информации от микроокружения в сигналы для роста, миграции и дифференцировки».
Сначала учёные опробовали напоминающий губку каркас из фиброина шёлка на культуре нейронов. Как показали эксперименты, изолированные из организма нервные клетки успешно растут на таком каркасе и заполняют его. В итоге образуется структура, по пространственной организации похожая на ткань мозга. Эксперименты на клеточных культурах также подтвердили биологическую совместимость фиброина шёлка и нервных клеток.
Затем ученые поставили эксперименты на крысах. Животных разделили на три группы: крысам из первой группы просто делали трепанацию черепа, из второй — повреждали небольшую область в двигательной коре левого полушария. Третьим же в область повреждения двигательной коры на следующий после операции день вставляли фиброиновый каркас. У крыс с повреждённой корой наблюдались нарушения в движении конечностями с правой стороны. Все эксперименты на животных проходили в соответствии с международными биоэтическими нормами.
Чтобы оценить регенерацию нервных тканей в области травмы, учёные наблюдали за восстановлением двигательной функции правых конечностей крыс. После двигательного эксперимента учёные также изучали с помощью микроскопии, как регенерировала нервная ткань в области повреждения. Затем сравнили результаты двигательных тестов и анализа морфологии ткани и клеток в месте травмы.
Двигательные тесты показали, что у крыс с фиброиновым каркасом в месте травмы на четвертый день после операции активность правых конечностей на 25% лучше в сравнении с травмированными крысами без каркаса. Кроме того, трансплантация фиброиновой микроконструкции уменьшает объём зоны повреждения на 30% в сравнении с контрольной группой. Таким образом, результаты экспериментов на мышах доказали, что фиброиновый каркас помогает тканям мозга восстанавливаться от повреждений быстрее и эффективнее.
Теперь ученые планируют дальше изучать фиброиновые микроконструкции, чтобы внедрить их в нейрохирургическую практику.
«Необходимо разработать способы интеграции тканеинженерной конструкции в нервную ткань, которая бы обеспечила максимальную приживляемость матрицы и формирования с ее помощью полноценной нервной ткани в месте дефекта. Мозг — очень слабо регенерирующий орган, поэтому мы будем анализировать возможности влияния скаффолдов на дифференцировку и миграцию резидентных мозговых стволовых клеток. Если эти этапы пройдут успешно, то есть данная технология может выйти на этап опытно-конструкторских разработок», — заключает Егор Плотников.
Текст: МГУ
Moisenovich, M.M., Plotnikov, E.Y., Moysenovich, A.M. et al. Neurochem Res (2018). https://doi.org/10.1007/s11064-018-2691-8
Археологи свидетельствуют: в древних культурах бронзового и железного века трепанация черепа была очень распространённой процедурой. Возможно, древние люди были не так уж и неправы: современные…
За вероятность получить сотрясение мозга при травме черепа во многом отвечает взаимоположение головы и шеи, выяснили ученые из Стэнфордского исследовательского университета. Это следует из работы,…
Сто семьдесят лет назад в США разыгралась трагедия, результат которой стал классическим в истории нейронаук. Тогда жизнь и смерть рядового человека позволили впервые по-новому взглянуть…
Ученые использовали новый метод Drop-seq, позволяющий анализировать тысячи пораженных клеток и их генов при травмах головы с помощью симуляции. Такой более детализированный подход поможет в…
Швейцарские исследователи разработали систему ультразвуковой функциональной нейровизуализации, благодаря которой удалось получить изображение областей мозга, работающих во время оптокинетического рефлекса. Ученые смогли добиться высокой детализации снимков,…
Одно из крупнейших исследований на сегодняшний день показало: риск развития деменции, включая болезнь Альцгеймера, значительно выше у людей, перенесших черепно-мозговую травму (ЧМТ). Учёные проанализировали почти…