Биополимер помог отрастить новые нервы в поврежденном спинном мозге обезьян

30.05.2018 Неврология  Нет комментариев

Китайские ученые показали способность разработанного ими ранее полимерного биоматериала на основе хитозана, содержащего факторы нейрогенеза, восстанавливать поврежденный спинной мозг обезьян. Комплексный анализ подвижности через год после травмы показал восстановление моторных и сенсорных функций спинного мозга в опытной группе животных. По мнению авторов работы, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, успех исследования на приматах позволяет говорить о возможном применении этого метода и для лечения травм спинного мозга у людей.

После повреждения спинного мозга на месте ранения возникает очаг воспаления, которое приводит к дополнительному разрушению нервной ткани, а в процессе заживления место повреждения зарастает рубцовой тканью. Эти процессы вместе с отсутствием факторов нейрогенеза (роста и дифференцировки предшественников нейронов) приводят к необратимой утрате проводимости спинного мозга. Ученые предложили несколько вариантов терапии, применение которой сразу после травмы должно стимулировать нейрогенез, рост новых нервных отростков и восстановление функций спинного мозга, а значит, чувствительности и подвижности конечностей.

Один из перспективных способов восстановления нервной ткани — имплантация стволовых клеток-предшественников нейронов в место повреждения. Американские ученые показали на обезьянах, что этот подход действительно способствует восстановлению функций мозга и конечностей животных. Однако в применении стволовых клеток есть и «подводные камни», — например, неконтролируемая дифференцировка и рост клеток может привести к образованию опухоли.

Ученые из Лаборатории биоматериалов и нейрорегенерации Бэйханского университета в Пекине разработали биодеградируемый носитель из полисахарида хитозана, который «нагрузили» факторами нейрогенеза. Исследователи показали, что биоматериал NT3-хитозан, содержащий один из основных факторов нейрогенеза нейротрофин-3, обладает противовоспалительными свойствами и постепенно высвобождает молекулы нейротрофина, которые стимулируют дифференцировку оставшихся клеток-предшественников нейронов и способствуют тому, чтобы зрелые нейроны формировали новые отростки.

Эксперименты на крысах подтвердили, что имплант из NT3-хитозана, введенный в место разреза спинного мозга, способствует его восстановлению, и восстановлению сенсорных и моторных функций. Теперь исследователи провели эксперименты на макаках-резусах — этап, предшествующий началу клинических испытаний на людях с травмами спинного мозга.

В исследовании было задействовано 32 обезьяны, которым сделали надрез спинного мозга с правой стороны и удалили сегмент размером в сантиметр. Двадцати животным на место повреждения ввели имплант из NT3-хитозана, а 12 животных послужили контрольной группой. Дополнительно шесть животных были задействованы в качестве «здорового» контроля — им спинной мозг не повреждали.

Сегмент спинного мозга обезьяны через год после имплантации NT3-хитозана (верхняя панель) и нелеченого животного (нижняя панель). Голубым цветом окрашены ядра клеток, зеленым — нейрофиламенты.

Через год после повреждения у контрольных животных на месте ранения образовалась рубцовая ткань, а у опытных — структура типа мостика, соединяющая края раны. Гистологический анализ и электронная микроскопия показали, что структура содержит миелинизованные нервные волокна. На функциональном уровне чувствительность конечностей проверили при помощи электромиографии и функциональной МРТ. Тесты показали частичное, но значительное восстановление чувствительности в группе, которую лечили NT3-хитозаном.
Для оценки восстановления моторики конечностей исследователи разработали кинетический тест, для которого обезьян с датчиками заставили ходить на двух ногах по беговой дорожке. Так как повреждение было внесено с правой стороны спинного мозга, контрольные животные волочили правую ногу, чего не наблюдалось у животных, которых лечили.

Кинетический анализ подвижности нижних конечностей здоровых обезьян (правый рисунок, верхний ряд), нелеченых обезьян, подволакивающих ногу (средний ряд, LC) и вылеченных животных (нижний ряд)

В последующих экспериментах авторы работы собираются исследовать кинетику роста новых отростков и формирование синапсов (контактов между нейронами), а также логику формирования нервных связей при регенерации спинного мозга. Тем не менее, видимые результаты лечения повреждения спинного мозга у обезьян позволяют «не вдаваясь в подробности» вскоре перейти к клиническим испытаниям на пациентах, считают ученые.
Ранее мы рассказывали, что в рамках терапии травм спинного мозга у людей врачи успешно использовали электростимуляцию и экзоскелет. Такие устройства, однако, только учат пациентов использовать оставшиеся нервные волокна, а не помогают отращивать их заново.

Читайте также