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
Читать статьи по темам:
нейроны регенерация травма Версия для печатиВыдели ее и нажми ctrl + enter