Amerykańscy naukowcy stworzyli hydrożel, który w przypadku zwierząt pomaga odzyskać kontrolę nad oddechem po urazie rdzenia kręgowego. Eliminuje to konieczność wentylacji mechanicznej.

Hydrożel może dostarczać czynnik stymulujący neurony […]. Przy okazji udaje się uniknąć jego układowych skutków ubocznych. Przyglądaliśmy się [głównie] kontrolującemu oddychanie nerwowi przeponowemu. Nasze wstępne badania na modelu zwierzęcym mogą doprowadzić do opracowania terapii dla osób z upośledzeniem oddychania. Niewykluczone, że przydadzą się także do odtworzenia innych funkcji utraconych wskutek urazu – podkreśla prof. Angelo Lepore z Uniwersytetu Thomasa Jeffersona.

Lepore i dr Yinghui Zhong z Drexel University opracowali hydrożel, który wiąże się z neurotroficznym czynnikiem pochodzenia mózgowego (ang. brain-derived neurotrophic factor, BDNF) i uwalnia go w miejscu uszkodzenia. Żel uwalnia go w specyficznej dawce, w kontrolowanym okresie, w konkretnym obszarze i może być bezpiecznie implantowany. Ponieważ jest biokompatybilny, nie uruchamia odpowiedzi immunologicznej – opowiada dr Biswarup Ghosh.

Autorzy publikacji z The Journal for Neuroscience wyjaśniają, że dotąd potencjał BDNF badano np. w terapii stwardnienia zanikowego bocznego. Kiedy jednak BDNF oddziałuje układowo, krążąc we krwi, może powodować skutki uboczne w postaci skurczów mięśni i przewlekłego bólu; pojawia się zwiększona wrażliwość na ból lub odczuwanie bólu pod wpływem bodźców, które normalnie by tak nie zadziałały. Wstrzyknięcie wysyconego BDNF hydrożelu tylko w miejscu urazu może zapobiec tym zjawiskom.

Amerykanie podkreślają, że u szczurów, którym po urazie rdzenia podawano hydrożel z BDNF, wystąpiła 60-70% poprawa kontroli oddychania (mierzona skurczami przepony).

Podczas testów u samic szczurów doprowadzano do urazu rdzenia na poziomie kręgów szyjnych C4/5. Implantacja hydrożelu z BDNF pozwalała zachować funkcję przepony. Oceniano to za pomocą CMAP (od ang. compound muscle action potential), czyli złożonego potencjału czynnościowego, rejestrowanego z mięśnia po stymulacji elektrycznej włókien ruchowych nerwu. Przeprowadzano także elektromiografię.

Hydrożel nie zmniejszał wielkości urazu ani degeneracji ciał neuronów ruchowych, co zasugerowało, że nie chodzi o neuroochronę w obrębie rdzenia. Badania na poziomie komórkowym ujawniły, że hydrożel z BDNF zapobiega „odłączeniu” nerwu od przepony po urazie lub pomaga w ponownym unerwieniu przepony przez motoneurony przeponowe (ang. phrenic motor neurons, PhMNs).

Zespół wykazał również, że hydrożel z BDNF wspomaga odtwarzanie połączeń między centrum kontroli rytmu oddychania, rdzeniem i przeponą.

Choć istnieje jeszcze wiele rodzajów uszkodzeń, które mogą wystąpić podczas urazu rdzenia, dobrze jest widzieć, że za pomocą naszego hydrożelu da się wpłynąć na 2 niezwykle istotne mechanizmy utraty kontroli oddechu – cieszy się Lepore.