После черепно-мозговой травмы (ЧМТ) функции внутренней рециркуляции иммунных клеток мозга значительно замедляются, что позволяет накапливаться отходам и мешать восстановлению после травмы. Лечение рапамицином помогает снизить нейровоспаление и способствует рециркуляции клеток после ЧМТ. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Autophagy.
Каждый год миллионы людей получают черепно-мозговую травму в результате падения, автомобильной аварии или спортивной травмы, которая может привести к немедленной или долгосрочной инвалидности.
Исследователи Школы медицины Университета Мэриленда (UMSOM) решили лучше понять, что происходит в мозге во время травмы, поэтому провели исследование на мышах, чтобы определить, как различные типы клеток мозга у мышей реагируют на тяжелую травму.
В новом исследовании ученые обнаружили, что после черепно-мозговой травмы функция внутренней рециркуляции клеток иммунной системы мозга резко замедляется, в результате накапливаются которые мешают восстановлению после травмы.
Исследователи также обнаружили, что лечение мышей, перенесших черепно-мозговую травму, препаратом, способствующим рециркуляции клеток, улучшало способность мышей восстанавливаться после травм и проходить водные лабиринты, что является показателем функции памяти у мышей.
«Для лечения черепно-мозговой травмы было предложено множество лекарственных средств и потенциальных решений, но ни одно из них никогда не работало на практике», — заявляет ведущий исследователь Марта Липински (Marta Lipinski), научный сотрудник кафедры анестезиологии, анатомии и нейробиологии в UMSOM.
«Возможно, разработка препарата для пациентов, который способствует этой клеточной переработке, может обратить вспять или предотвратить повреждение от черепно-мозговой травмы, как мы видели в наших исследованиях на животных. Мы продолжаем узнавать больше о молекулярных и клеточных биологических механизмах травм, поэтому можем использовать более управляемый подход для разработки решений».
Клетки тела регулярно перерабатывают свои собственные изношенные или поврежденные части, которые накапливаются в результате нормальной деятельностей, инфекции или травмы в процессе, известном как аутофагия. Большинство клеток мозга используют этот процесс для очистки собственных отходов и их переработки в меньших масштабах.
В предыдущем исследовании ученые показали, что черепно-мозговая травма снижает способность нейронов (клеток, посылающих электрические импульсы) перерабатывать свои собственные поврежденные части, что затем приводит к отмиранию этих нейронов. Тем не менее, некоторые клетки в мозге могут выполнять функцию по переработке, например, резидентные иммунные клетки в мозге, известные как микроглия, которые могут поглощать, переваривать и перерабатывать целые поврежденные или мертвые клетки в ткани.
После ЧМТ лейкоциты, которые обычно не проходят через гематоэнцефалический барьер, также могут попасть в мозг и работать вместе с клетками микроглии, питаясь и удаляя поврежденные клетки.
В этом новом исследовании ученые сосредоточилась на иммунных клетках — микроглии и лейкоцитах — в мозге после ЧМТ и обнаружили, что, как и у нейронов, их функция рециркуляции также была подавлена.
«Подавления функции рециркуляции как в нейронах, так и в иммунных клетках демонстрирует, насколько важно для неврологов полностью понять сложную систему, вовлеченную в черепно-мозговую травму», — комментирует Марк Гладвин (Mark Gladwin), доктор медицинских наук, вице-президент по медицинским вопросам Мэрилендского университета в Балтиморе. «Разработка эффективных лекарственных средств для лечения ЧМТ требует более глубокого понимания этих межклеточных взаимодействий и того, какое влияние каждый тип клеток оказывает на экосистему мозга».
Чтобы продемонстрировать полное влияние процесса рециркуляции на черепно-мозговую травму и восстановление, Липински с соавторами заблокировали один из основных белков, необходимых для выполнения функции рециркуляции иммунных клеток в мозге мышей с ЧМТ. У этих мышей наблюдалось еще большее подавление процессов рециркуляции клеток, что привело к усилению воспаления в их мозгу.
Эти данные свидетельствуют о том, что рециркуляционная функция иммунных клеток в головном мозге необходима для восстановления после ЧМТ. И наоборот, ее повышение может уменьшить воздействие травмы.
Чтобы проверить это, исследователи использовали препарат рапамицин (обычно используемый в качестве лечения в онкологии или для предотвращения отторжения органов), чтобы стимулировать рециркуляцию клеток в мозге мышей, перенесших ЧМТ. Исследователи обнаружили, что при лечении у мышей наблюдался более низкий уровень воспаления в головном мозге, и эти мыши лучше ориентировались в водном лабиринте.
«Препарат, который мы использовали в нашем исследовании, блокирует набор белков, важных для регенерации клеток организма, поэтому его нельзя использовать в течение длительного периода времени», — заключает доктор Липински. «Нам необходимо продолжить это направление исследований, чтобы определить точный механизм того, как аутофагия защищает от неврологических повреждений, чтобы найти более целенаправленные препараты, которые усиливают этот процесс, не воздействуя на жизненно важные белки, необходимые мозгу для регенерации».
