Работу диафрагмы после перелома шейных позвонков можно восстановить
Исследователи Case Western Reserve University (Кливленд, штат Огайо), разработали процедуру, восстанавливающую функционирование дыхательных мышц диафрагмы, даже если они были парализованы более года назад. Этот подход позволит пациентам с тяжелыми повреждениями спинного мозга дышать без аппарата искусственного дыхания.
В рамках своего исследования ученые работали с группой нервов, спускающихся из дыхательного центра ствола мозга через позвонки С3-С5, располагающиеся в середине шейного отдела позвоночника. Любое повреждение спинного мозга выше позвонка С3 может приводить к обширному параличу мышц, вызывающему нарушения дыхания, двигательной функции, регуляции сердечного выброса и сексуальной функции. К несчастью, такие повреждения шейного отдела позвоночника являются наиболее частой причиной травм спинного мозга.
Повреждение спинного мозга сопровождается гибелью травмированных нервных волокон, что приводит к утрате большого количества нервных связей между мозгом и мышцами. Нормальной реакцией организма на травму является формирование рубца, представленного плотной хрящеобразной тканью, препятствующей росту новых нейронов, формированию новых нервных контактов и восстановлению функционирования мышц.
Вызванный повреждениями спинного мозга паралич дыхательных мышц приводит к снижению уровня кислорода в крови и заставляет все сохранившие функциональность дыхательные мышцы работать более интенсивно. Однако часто этого недостаточно для поддержания жизни пациента.
Исследователи предложили подход, позволяющий решить эту проблему с помощью двухэтапной процедуры, продемонстрировавшей многообещающие результаты в экспериментах на животных (крыс линии Sprague-Dawley, средняя продолжительность жизни которых – менее трех лет).
На первом этапе они вводили в зону повреждения спинного мозга, произошедшего около полутора лет назад, фермент хондроитиназу, удаляющую из рубцовой ткани ее основную составляющую – хондроитинсульфат-протеогликаны. Это одновременно обеспечивало возможность формирования новых нервных контактов и стимуляцию иннервирующих дыхательные мышцы двигательных нейронов. На втором этапе животных подвергали непродолжительным периодам гипоксии (низкого содержания кислорода в среде), что усиливало и ускоряло дыхание для реабилитации дыхательных мышц.
Такое комбинированное воздействие увеличивало уровень серотонина в организме животных. Известный благодаря своей способности облегчать симптомы тревожных расстройств, этот нейротрансмиттер также обладает более широкой функцией, заключающейся в стимуляции нейронов. Увеличение концентрации серотонина в межнейронных контактах и вокруг специфичных рецепторов на мышечных волокнах обеспечило восстановление функций диафрагмы животных практически до нормальных показателей.
Однако, несмотря на многообещающие результаты, разработанный метод нуждается в усовершенствовании. Несмотря на то, что примерно в 70% случаев терапия обеспечила восстановление нормального дыхания, у остальных животных развилось нарушения дыхательного ритма. Как оказалось, причиной этого был избыток серотонина, легко устраняемый введением препарата, блокирующего рецептор к этому нейротрансмиттеру.
В настоящее время авторы изучают феномен гиперпродукции серотонина, развивающийся при применении разработанной ими комбинированной терапии. Они отмечают, что до внедрения в клинику эта методика должна быть апробирована на крупных животных, размер спинного мозга которых сопоставим с размером спинного мозга человека.
В то же время, специалисты признают уникальность экспериментального подхода, так как он не только полностью восстанавливает функционирование парализованных мышц, но и позволяет делать это через полтора года после повреждения.
Результаты исследования были представлены ведущим исполнителем работы Филиппой Уоррен (Philippa M. Warren) на 44-м ежегодном съезде Общества нейробиологов Neuroscience 2014, состоявшемся 15-19 ноября в Вашингтоне.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Case Western Reserve University:
Laboratory Breakthrough Offers Promise for Spinal Cord Injury Patients to Breathe on Their Own Again.
19.11.2014