Як відновити розірвані нерви

Спільна дія молекулярних і зорових стимулів допомагає клітинам сітківки відновити контакт з мозком.

Наша нервова система ділиться на центральну (головний мозок і спинний мозок) і периферичну (нерви, які тягнуться від головного і спинного мозку до внутрішніх органів і частин тіла). І якщо периферичні нерви в разі пошкодження можуть регенерувати, то у центральних нервових шляхів такої здатності, на жаль, майже немає: так, всі ми знаємо, що спинний мозок після ушкоджень відновлюється вкрай повільно, якщо взагалі відновлюється.

Сітківка. Добре видно кровоносні судини (синім) і волокна зорового нерва (червоним). (Фото NIH Image Gallery / www.flickr.com/photos/nihgov/20515871393.)

Гангліозні клітини сітківки. (Фото Bryan Jones / www.flickr.com/photos/bwjones/5727203037.)

<

>

Сигнали в нервових ланцюжках біжать по нейронних відростках, і в разі травми рвуться найдовші з них, аксони, зібрані в нервові пучки. Нервові клітини могли б відновити свої аксони, але їм заважають і недолік білкових ростових факторів, і формування в місці пошкодження захисного рубця, який перешкоджає росту нейронних відростків, і ряд інших причин. (Про всяк випадок уточнимо, що тут мова йде не про появу повністю нових нейронів, а тому, щоб колишні клітини заново відростили свої аксони.)

Нейробіологи зробили багато спроб хоч якось активувати відновлення центральних нервів: так, в дослідах на мишах вдалося «протягнути» аксони пошкодженого зорового нерва за допомогою стимулюючих хімічних сигналів, одночасно усуваючи білки, які придушували відновлювальний процес. Успіх кожного разу був досить помірний: зростаючі відростки нейронів, по-перше, не завжди доростали до кінця, а по-друге, з'єднувалися з неправильними напарниками, так що тварини залишалися незрячими.

Однак в новій статті в Nature Neuroscience Ендрю Хаберман (Andrew Huberman) з Стенфорда і його колеги з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго і Гарварда пишуть, що зоровий нерв можна відновити, якщо хімічні стимули використовувати в комплексі з візуальними.

Як відомо, зоровий нерв, що виходить з ока, утворений відростками гангліонарних клітин сітківки. Кожна з них сприймає сигнали від безлічі фоторецепторів - паличок і колбочок. Сумарний сигнал, зібраний гангліонарних кліткою, відправляється по її аксону в мозок.

Картина ускладнюється тим, що гангліонарних клітин існує кілька типів, кожен зі своєю спеціалізацією: якісь фіксують рух, якісь ловлять тільки якийсь певний колір, і т. Д. Можна собі уявити, наскільки різноманітні окремі Проводу- «аксони» , складові «кабель» зорового нерва - і адже дроти ці повинні прийти в підсумку в певні зони мозкового зорового аналізатора.

Тепер уявімо, що зоровий нерв пошкоджений, і перед нами стоїть завдання відновити розірване з'єднання: тут потрібно не тільки спонукати відростки гангліонарних клітин до зростання, але і зробити так, щоб по той бік пошкодження кожен тип нейронного «проводи» сформував правильний контакт.

Змусити клітини наростити аксони можна за допомогою спеціального білка, що запускає відповідний Ростові сигнал. Сигнал цей в центральномозгових нервах швидко згасає, але дослідники модифікували мишей так, щоб стимулюючі білки у тварин працювали постійно, а заодно вводили в їх гангліонарні клітини сітківки гени флуоресцентних білків, щоб можна було стежити за їхнім ростом. Потім у мишей хірургічним шляхом пошкоджували зоровий нерв, і дивилися, що вийде. Відростки клітин, як і очікувалося, росли, але повністю відновитися не могли.

Іншій групі мишей теж псували зоровий нерв, але при тому їх ніякими молекулярними стимуляторами не додавати до - зростання аксонів у них намагалися викликати чисто зоровим стимулом, за допомогою високої контрастності картинок, які мишам показували протягом декількох тижнів. Якийсь ефект був, але знову ж таки не надто великий - повністю відновити зорову «нервову проводку» таким манером було неможливо.

А ось коли обидва способи, молекулярної і зорової стимуляції, об'єднували, то відростки гангліонарних клітин проростали набагато далі і мало того, що досягали зони перехрещення зорових нервів, а й знаходили потрібний контакт для передачі свого сигналу.

До мишам поверталося зір, хоча, звичайно, далеко не повністю; за словами авторів роботи, це можна порівняти з тим, як повністю сліпа людина раптом зміг сам пересуватися по кімнаті, обходячи стіл, шафа та інші великі предмети. (Що до мишей, то вони, наприклад, явно бачили, як до них наближається великий темний круг, і ховалися, як якщо б їм погрожував пернатий хижак.)

Сенс отриманих результатів тут зовсім не в тому, щоб на їх основі зробити який-небудь клінічний терапевтичний метод: для молекулярної стимуляції автори роботи використовували генну інженерію, яку в такому вигляді навряд чи можна застосовувати на людях.

Головне ж полягає в іншому - як виявилося, нерви центральної нервової системи все-таки можна спонукати до відновлення, незважаючи на те, що сам по собі вони до цього зовсім не схильні. Навряд чи зоровий нерв є тут щось унікальне, і, можливо, схожим чином можна посилити і регенеративні здатності спинномозкових провідних шляхів - якщо тільки знайти для них вдалу комбінацію різнорідних стимулів.