spine pixabay com 3003099

Neurobiolodzy z kalifornijskiego Uniwersytetu medycznego w Los Angeles (UCLA), Uniwersytetu Harvarda oraz szwajcarskiego państwowego instytutu technologii opracowali terapię, która pozwala na ponowny odrost aksonów po całkowitym zerwaniu rdzenia kręgowego. Aksony rozrastały się przez blizny i przenosiły sygnały przez uszkodzoną tkankę. Co prawda eksperymenty zostały przeprowadzone na myszach, ale jeśli uda się odtworzyć tę terapię u ludzi, w przyszłości (raczej lata niż dekady) będzie można leczyć sparaliżowanych pacjentów. Wyniki badań zostały opublikowane 29 sierpnia 2018 roku w internetowej wersji czasopisma Nature.


Michael Sofroniew, profesor neurobiologii i główny autor badań w Szkole Medycznej Davida Geffena na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles wyjaśnił, że opracowana kuracja składa się z trzech różnych terapii. Kombinacja ta pozwala stymulować zerwane aksony do odrostu przez blizny w uszkodzonym rdzeniu kręgowym. Podczas wcześniejszych badań, testowano trzy terapie z osobna.

 


Kluczem do sukcesu w tym przypadku okazało się wykorzystanie trzech różnych technik, które pozwalają na ponowny odrost aksonów po kompletnym oderwaniu od rdzenia kręgowego. Metody te działają na odrębnych płaszczyznach – dopiero ich połączenie jest w stanie przynieść takie efekty, jakie dotąd uważano za niemożliwe – wyjaśnia prof. Sofroniew.


Jak to działa?

W wyniku zerwania rdzenia kręgowego następuje uszkodzenie aksonów, przez co mózg nie jest w stanie wysyłać sygnałów do neuronów, zlokalizowanych poniżej miejsca urazu. Prowadzi to do paraliżu i utraty niektórych funkcji neurologicznych.

 

Dekady badań wykazały, że nasze włókna nerwowe potrzebują trzech rzeczy do rozwoju. Są to: programowanie genetyczne, aby włączyć wzrost aksonów; molekularny szlak do chwytania i wzrostu włókien oraz ślad białkowych „okruchów chleba”, które zachęcają aksony do wzrostu w określonym kierunku. Wszystkie trzy warunki są aktywne, gdy człowiek rozwija się w łonie matki. Po urodzeniu, procesy te zamykają się, ale geny kontrolujące programy wzrostu są uśpione w naszym ciele. Najnowsze badania wspomnianych naukowców skupiły się na ponownym rozbudzeniu tych genów, a następnie na rozpoczęciu całego procesu od nowa za pomocą tzw. trójpłaszczyznowego podejścia.

 

Podczas eksperymentów, naukowcy reaktywowali komórki nerwowe w rdzeniach kręgowych mysz, wstrzykując im związek, który zawarto w nieszkodliwych wirusach. Po dwóch tygodniach, zespół podał gryzoniom znieczulenie i rozerwał aksony w ich dolnych rdzeniach kręgowych, przez co ucierpiały ich tylne kończyny. Po dwóch kolejnych dniach, naukowcy wykonali drugi etap leczenia w miejscu urazu, aby wytworzyć nowe ścieżki dla rozrostu aksonów. Na koniec, wykonano trzeci i ostatni zabieg, dostarczając cząsteczki, zwane środkami chemowabiącymi (chemo-attractants). Aksony wykrywają je i rozrastają się w ich kierunku.

 

Wyniki eksperymentów są wręcz spektakularne. Aksony po 4 tygodniach rozrosły się w tkance bliznowatej o kilka milimetrów, a wiele włókien przenikło do pozostałej tkanki rdzenia kręgowego po drugiej stronie urazu i powstały nowe połączenia z neuronami. Tymczasem u gryzoni, u których nie zastosowano kombinacji trzech terapii, nie zaobserwowano odrostu aksonów. Podczas kolejnych testów na myszach i szczurach udało się uzyskać równie obiecujące wyniki, a stymulacja elektryczna rdzeni kręgowych zwierząt wykazała, że zregenerowane aksony przenoszą 20% normalnej aktywności elektrycznej.

 

Testy na myszach na UCLA powtarzano wiele razy, i tak samo robili to neurobiolodzy w Szwajcarii. Za każdym razem osiągali podobne rezultaty, a więc udało się odtworzyć eksperyment i nie był to jednostkowy przypadek.

 

Co prawda gryzonie zaczęły odczuwać impulsy nerwowe, ale nie odzyskały od razu pełnej sprawności (nie zaczęły od razu chodzić). Ich kompetencje w poruszaniu się były podobne do tych, które mają młode osobniki, które dopiero uczą się chodzić. Do odzyskania sprawności niezbędna była im dalsza rehabilitacja połączona ze stymulacją elektryczną. To akurat jak mówi prof. Sofroniew było spodziewane.

 

Oczekiwaliśmy, że te nowe odrośnięte aksony będą zachowywały się jak u osobników dopiero co narodzonych i nie od razu będą wspierać funkcje koordynacyjne. Tak jak noworodek musi nauczyć się chodzić, tak samo chory po urazie u którego odtworzą się aksony musi uczyć się i ćwiczyć, aby odzyskać sprawność – mówi prof. Sofroniew.

 

Następnych etapem prac naukowców jest skupienie się na przywracaniu umiejętności poruszania się w odrodzonych aksonach.

 

// A recipe for regenerating nerve fibers across complete spinal cord injury
https://medicalxpress.com/news/2018-08-recipe-regenerating-nerve-fibers-spinal.html , 29 sierpnia 2018

 

// Required growth facilitators propel axon regeneration across complete spinal cord injury

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0467-6 , 29 sierpnia 2018