Międzynarodowy zespół naukowców opracował trójstopniową metodę regeneracji zerwanych włókien nerwowych po uszkodzeniu rdzenia kręgowego. Testy na gryzoniach dały bardzo obiecujące wyniki i jeśli uda się uzyskać podobne wyniki u ludzi, może to prowadzić do skutecznej terapii leczenia urazów kręgosłupa.

Urazy rdzenia kręgowego prowadzą do sytuacji, w której zerwane włókna nerwowe nie regenerują się w ośrodkowym układzie nerwowym. W efekcie elektryczne sygnały z mózgu dotyczące ruchu ciała nie docierają już do mięśni, co prowadzi do całkowitego i trwałego paraliżu. By temu przeciwdziałać badacze opracowali metodę terapii, która powoduje ponowny wzrost aksonów. Nowe leczenie przyniosło niezwykle obiecujące wyniki. Przynajmniej w testach na myszach.

Nowe, trzyetapowe leczenie zostało opracowane przez naukowców z University of California at Los Angeles (UCLA), Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) oraz z Uniwersytetu Harvarda. Terapia powoduje, że aksony – maleńkie włókna, które łączą komórki nerwowe i umożliwiają im komunikację, regenerują się po urazie rdzenia kręgowego. W testach na gryzoniach aksony nie tylko przebiły się przez blizny, ale również mogły przenosić sygnały przez uszkodzoną tkankę.

Jeśli naukowcy będą w stanie uzyskać podobne wyniki w badaniach na ludziach, odkrycia te mogą doprowadzić do regeneracji połączeń aksonów u osób po urazie rdzenia kręgowego, potencjalnie przywracając im wszystkie funkcje. Wyniki doświadczeń zostały opublikowane na łamach „Nature”.

– Pomysł polegał na tym, by połączyć trzy różne terapie i sprawdzić, czy taka kombinacja może stymulować regeneracje zerwanych aksonów do ponownego wzrostu poprzez blizny po uszkodzeniu rdzenia kręgowego – powiedział główny autor publikacji Michael Sofroniew, profesor neurobiologii w UCLA. – W poprzednich badaniach testowano każdą z tych trzech terapii osobno, ale nigdy razem, a to okazało się kluczowe – dodał.

Zerwanie rdzenia kręgowego prowadzi do uszkodzenia aksonów i uniemożliwienie mózgowi wysyłanie sygnałów do neuronów poniżej miejsca urazu. Prowadzi to do paraliżu i utraty innych funkcji neurologicznych. Podejście naukowców z UCLA może stanowić pierwszy krok do rozwiązania tego problemu.

Ta trzyetapowa metoda została opracowana w celu odtworzenia warunków leżących u podstaw wzrostu włókien nerwowych podczas rozwoju płodu, ale okazało się, że pomaga ona w regeneracji zerwanych włókien nerwowych w wyniku całkowitego uszkodzenia rdzenia kręgowego.

– Naszym celem było odtworzenie u dorosłych warunków sprzyjających wzrostowi włókien nerwowych podczas rozwoju. Zrozumieliśmy kombinacje biologicznych mechanizmów, które są niezbędne, aby umożliwić odrastanie włókien nerwowych – przyznał Grégoire Courtine z EPFL, współautor publikacji.

Do wyjaśnienia opracowanej przez badaczy metody, Courtine posłużył się analogią do drzew. Jeśli włókna nerwowe byłyby drzewami, wówczas końcówki aksonów można postrzegać jako gałęzie drzewa. Jeśli główne gałęzie drzewa zostaną ucięte, małe gałęzie mogą spontanicznie wyrastać wzdłuż pozostałego pnia drzewa, ale ścięte gałęzie nigdy nie odrastają. To samo dotyczy neuronów u dorosłych: nowe gałęzie odciętych aksonów mogą kiełkować i tworzyć połączenia powyżej urazu, ale odcięta część aksonu nie odrasta. Jednak nowa metoda zmienia to i umożliwia regenerację całych aksonów.

Dziesięciolecia badań pokazały, że do wzrostu ludzkich włókien nerwowych potrzeba trzech rzeczy. Są to instrukcje genetyczne, by aktywować wzrost aksonów, szlak molekularny wyznaczający drogę, wzdłuż której aksony mają odrastać oraz odpowiednia odżywka dla aksonów pobudzająca je do regeneracji. Wszystkie te warunki są spełnione, gdy człowiek rozwija się w łonie matki. Po urodzeniu procesy te zanikają, ale geny kontrolujące ten proces są nadal obecne.

Badaczom udało się rozbudzenie odpowiednich genów i wznowienie tego procesu. Aksony rozrosły się nie tylko poprzez tkankę bliznowatą, ale wiele z nich utworzyło nowe połączenia z neuronami i wykazało oznaki aktywności elektrycznej.

– Kiedy pobudziliśmy rdzeń kręgowy zwierzęcia niskim prądem elektrycznym ponad miejscem urazu, odrodzone aksony wykazały około 20 proc. normalnej aktywności elektrycznej poniżej zmiany – powiedział Sofroniew.

W testach na myszach aksony odrastały w tempie kilka milimetrów na miesiąc, ale jak zaznaczyli uczeni, zregenerowane aksony są w stanie komunikować się, jednak ta odzyskana łączność nie wystarczy, aby przywrócić chodzenie. Wymagana jest rehabilitacja za pomocą elektrycznej stymulacji w celu integracji i dostrojenia nowych aksonów, aby przywrócić utracone funkcje.

– Oczekiwaliśmy, że te zregenerowane aksony będą zachowywać się jak aksony w trakcie rozwoju – nie od razu będą wspierać skoordynowane funkcje. Podobnie jak noworodek musi nauczyć się chodzić, aksony, które odrastają po urazie będą wymagały treningu – wyjaśnił Sofroniew.

To z pewnością spore osiągnięcie, ale spekulowanie na temat zastosowań u ludzi jest wciąż przedwczesne – podkreślają naukowcy. Konieczne jest przeprowadzenie dalszych badań, by ta metoda mogła zostać przetestowana na ludziach.

 

 

 

Źródło: EPFLUCLA, DziennikNaukowy, https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180829133229.htm, https://www.nature.com/articles/s41586-018-0467-6