Восстановление поврежденных нервов зависит от выключения ключевых генов

Нейроны головного и спинного мозга не отрастают после повреждения, в отличие от остальной части тела. Порежьте палец, и вы, вероятно, сможете им работать через несколько дней или недель; если разрезать спинной мозг, вероятно, вы никогда не будете ходить снова.

Актуальность проблемы регенерации структур нервной системы

Около 11 000 человек в Соединенных Штатах ежегодно получают травмы спинного мозга. Такие травмы чаще всего вызваны автомобильными и мотоциклетными авариями, падениями, контактными видами спорта, дайвингом или выстрелами. Медработники могут снизить риск дальнейшего повреждения, быстро и осторожно фиксируя позвоночник, но нет никакого способа обратить вспять травму спинного мозга, которая уже произошла. Нейроны, которые образуют спинной мозг, самопроизвольно не восстанавливаются.

Нейроны центральной нервной системы — головного и спинного мозга — и периферической нервной системы очень похожи, за исключением их способности к регенерации.

Материалы и методы обследования

Кавалли  с соавтором исследования Янг Ми О (Young Mi Oh) выращивали нейроны ганглиозного дорсального корешка у мышей в лаборатории, а затем перерезали их, чтобы выяснить, какие биологические процессы происходят, когда клетки регенерируют свои аксоны. Кроме этого, ученые перерезали седалищный нерв у мышей, который проходит по ноге в спинной мозг через ганглии дорсального корешка. Затем исследователи определили набор генов, которые необходимо отключить для регенерации аксонов.

Результаты научной работы

Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе, экспериментируя на мышах,  определили некоторые ключевые шаги, предпринимаемые периферическими нервами — теми, которые находятся в руках и ногах — при их регенерации. Результаты, опубликованные в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, определяют путь, по которому могут следовать нейроны спинного мозга, что может привести к улучшению выздоровления людей, парализованных от травм спинного мозга.

«Мы выяснили некоторые из событий, которые необходимы для восстановления поврежденных периферических нервов, и мы можем видеть, что эти события не могут произойти в центральной нервной системе», — сказала автор исследования Валерия Кавалли (Valeria Cavalli). «Итак, теперь мы пытаемся понять, могут ли регенерировать нейроны спинного мозга».

Таким образом, Кавалли пришла к выводу, что изучение периферических нейронов может помочь нам понять, почему некоторые поврежденные нейроны восстанавливаются, а другие нет. Она обратилась к уникальной сенсорной клетке, которая охватывает обе нервные системы. Эти клетки, известные как ганглиозные нейроны дорсального корешка, имеют длинные отростки, называемые аксонами, с двумя ответвлениями. Одна ветвь аксона соединяется с клетками на периферии тела и может регенерировать при повреждении; другая сторона соединяется с клетками спинного мозга и не может отрастать после травмы.

«Во время регенерации большое количество генов выключено, но мы проигнорировали их, чтобы сосредоточиться на активированных генах», — сказал Кавалли. «Мы обнаружили, что при запуске регенерации  некоторые гены должны быть включены в процесс, но многие должны быть выключены».

В частности, исследователи показали, что ряд генов, связанных с отправкой и получением химических и электрических сигналов — основной обязанностью зрелых нейронов — должны быть отключены для восстановления повреждения.

«Поврежденный нейрон должен перестать функционировать как нейрон и сосредоточиться на своем восстановлении», — сказал Кавалли. «Это означает, что нейрон должен вернуться в незрелое состояние, чтобы он снова мог повторно задействовать программы развития и роста».

Идея о том, что клетки должны стать менее зрелыми, чтобы регенерировать, не нова, но исследование Кавалли и Янг Ми О дает доказательства в поддержку этой идеи. Исследователи определили ключевых молекулярных и генетических игроков, вовлеченных в регрессию к менее зрелому состоянию, и показали, что время регрессии имело решающее значение для успешного восстановления.

«Если вы запускаете систему, которая делает нейрон менее зрелым, вы должны быть уверены, что это не навсегда», — сказал Кавалли. «Он должен оставаться нейроном, хотя и незрелым, чтобы он мог созреть и снова начать функционировать после восстановления».

Кавалли с соавторами исследования работают над созданием более детального понимания того, когда и на какой срок должны быть отключены определенные гены, и заставит ли молчание генов в нейронах из центральной нервной системы вызвать их регенерацию после травмы.

«Мы не нашли лекарство, но теперь у нас есть лучшее понимание того, что делают поврежденные нейроны», — сказал Кавалли. «Отсюда мы можем строить новые гипотезы и работать над тем, чтобы применить их к людям».

Авторы  другого исследования считают, что селективные нейронные связи сетчатки глаза могут быть восстановлены.

Добавьте Medical Insider  
в избранные источники

 


Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен


 
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Хусаинов Руслан Халилович / автор статьи
Должность - Координатор проекта. E-mail для связи - [email protected] Врач - ультразвуковой диагностики, детский травматолог-ортопед г. Санкт-Петербург.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: