Российские ученые совместно с зарубежными коллегами добились возвращения двигательной, сенсорной и тазовой функций после полного пересечения спинного мозга у животных моделей. Для этого исследователи применили комбинированный протокол, состоящий из фузогенной терапии и комплексной реабилитации. О результатах исследования сообщается в журнале PLOS One.
Ход операции
Потребность в новой терапии
После тяжелой травмы спинного мозга аксоны млекопитающих, в том числе человека, неизбежно дегенерируют, развивается отек, гибнут нейроны, а любые методы воспрепятствовать этому неэффективны. Поэтому повреждение спинного мозга на данный момент является критической проблемой нейрохирургии, не имеющей клинического решения. В последние десятилетия растет интерес к новому классу веществ – фузогенным герметикам, способным вызывать слияние мембран аксонов, восстанавливая их целостность. Этот наименее энергозатратный механизм репарации наблюдается у амфибий за счет фузогенных белков и может быть искусственно инициирован у высших животных с помощью синтетических препаратов. Полиэтиленгликоль, способный индуцировать слияние мембран, и хитозан, обладающий свойствами биоматрицы и нейропротектора, легли в основу метода.
Предпосылки исследования
Международная команда ученых под руководством нейрохирурга НИИ скорой помощи им. Н. В. Склифосовского Михаила Лебенштейн-Гумовски (отметим в ее составе итальянского нейрохирурга Серджио Каннаверо, который весьма долго обещал пересадить голову человеку, но пока что не сделал этого, впрочем, Каннаверо — не первый и не последний автор опубликованной работы — прим. Нейроновости) занимается исследованием эффективности фузогенных технологий для мембранного слияния более 10 лет. Кроме синтеза фузогенного препарата – конъюгата полиэтиленгликоля и хитозана (Neuro-PEG), исследователи разработали целую технологию фузогенного восстановления и многокомпонентную реабилитацию при травме спинного мозга, что неразрывно связано с успехом выздоровления. В основе работы фузогенов не регенерация за счет роста аксонов, не генерация новых нейронов, а исключительно первичное слияние мембран аксонов, которое имеет частично стохастический характер и пока не может контролироваться с абсолютной точностью.
Уникальность исследования
В новом исследовании изучалось влияние фузогенной терапии на функциональное и морфологическое восстановление спинного мозга после полного пересечения в грудном отделе. Свиньям породы Hungarian Mangalica выполняли полное поперечное пересечение спинного мозга на грудном уровне с последующей фиксацией позвоночника титановой конструкцией. В экспериментальной группе фузогенный состав Neuro-PEG наносился непосредственно в место травмы, а другой фузоген вводился внутривенно; другая группа являлась контролем без лечения. Послеоперационный период длился 60 дней и включал многокомпонентную реабилитацию.
Под воздействием препарата чувствительность конечностей начала возвращаться уже со второго дня после операций, к пятому дню животные восстановили контроль над мочеиспусканием, ко второй неделе все животные группы лечения демонстрировали активные движения задних конечностей и попытки встать, а к концу исследования могли самостоятельно передвигаться на всех четырех конечностях, хотя нестабильность походки сохранялась, тогда как у контрольных животных на протяжении всего эксперимента отсутствовали любые движения и чувствительность в конечностях, и наблюдалась дисфункция таза.
Динамика двигательной активности у свиньи в процессе терапии: верхний ряд (10-й день); средний ряд (21‑й день); нижний ряд (40-й день)
Результаты анализировались с применением общепринятых неврологических шкал, были обнаружены статистически значимые различия между группами. При изучении препаратов тканей было выявлено внушительное количество аксонов, пересекающих область повреждения в экспериментальной группе, в то время как в контрольных образцах наблюдались дегенеративные посттравматические изменения.
Иммунофлуоресцентная микроскопия спинного мозга экспериментальной группы. NF-200-содержащие структуры показаны зеленым цветом, ядра аксонов окрашены синим DAPI. Стрелками указаны аксональные структуры, пересекающие область повреждения.
In vivo трассировка аксонов спинного мозга животного группы лечения. Концы места травмы отмечены звездочками. Ядерное окрашивание DAPI (синий), аксоны выделены с помощью трассера FluoroGold (желтый). Стрелки указывают на аксоны, пересекающие место повреждения в полях a и b (×400).
Результаты эксперимента, ограничения и перспективы дальнейших исследований
Анализ выводов исследования показал значительный терапевтический эффект фузогенной терапии и примененных реабилитационных процедур. Ученым удалось восстановить физическую подвижность экспериментальных животных по сравнению с группой без лечения, улучшения состояния которой не наступило до конца 60-дневного эксперимента. Помимо этого, исследователи выдвинули предположение, что оптимальное фузогенное действие и успешное слияние аксонов зависят также от точности хирургического разреза, нейропротекторных стратегий, таких как местная гипотермия, и от воздействия на клеточное микроокружение.
Однако авторы подчеркивают, что это раннее доклиническое исследование с небольшим размером выборки, и потребуются дальнейшие исследования для подтверждения воспроизводимости, уточнения основных механизмов и необходимых для восстановления компонентов комбинированного протокола.
«Мы также разрабатываем новые хирургические концепции и имеем рабочие прототипы специализированного устройства, предназначенного для точного пересечения и выравнивания спинного мозга. В будущем, если эта методика будет подтверждена, она должна стать полноценным технологическим комплексом, а не отдельным препаратом или молекулой. Она будет включать фузогенные агенты, специализированные устройства, хирургическую технику, периоперационную нейропротекцию, реабилитацию и протоколы маршрутизации пациентов», — отметил Михаил Лебенштейн-Гумовски, ведущий автор исследования.
Важно отметить, что авторы не ожидают, что этот подход будет применим к хроническим травмам спинного мозга, где уже произошла дегенерация нервной ткани и вторичное ремоделирование. Концепция слияния наиболее актуальна для острого периода, когда после травмы прошло всего несколько часов, и структурная целостность может еще иметь биологическое значение. Для этого вместе с Андреем Гринем, руководителем клиники нейрохирургии НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского, разрабатывается концепция санации спинного мозга.
Исследования фундаментальных механизмов фузогенного восстановления нервной ткани представляют важность для развития, в частности, нейрохирургии и нейробиологии, помогая человечеству приблизиться к решению глобальной проблемы инвалидизации пациентов с позвоночно-спинальными травмами. Однако уже сейчас можно заключить, что начинается эра фузогенной нейрохирургии.
Авторами также опубликован препринт первого в истории изучения фузогенов всеобъемлющего систематического обзора с мета-анализом, охватившего более 50 лет применения фузогенов и 26 лет исследований их для нервной ткани, представив полноценный фундаментальный обзор механизмов их действия.
Lebenstein-Gumovski M, Rasueva T, Kovalev D, Canavero S, Zharchenko A, Petrov P, et al. (2026) Fusogen-induced recovery of spinal cord function and morphology after complete transection. PLoS One 21(6): e0349579. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0349579
Читайте материалы нашего сайта во ВКонтакте, Одноклассниках, Яндекс-Дзен и каналах в Telegram и MAX.
