Ученые из Case Western Reserve University создали новое химическое соединение, демонстрирующее высокую эффективность в восстановлении функций, потерянных в результате травмы спинного мозга. Это соединение, названное исследователями внутриклеточным сигма-пептидом (intracellular sigma peptide, ISP), позволило активировать функцию парализованных мышц у более чем 80 процентов подопытных животных. Интереснейшее исследование, частично финансируемое Национальным институтом здоровья (National Institutes of Health), опубликовано в журнале Nature.

Ученые разработали препарат, позволяющий аксонам
преодолевать барьер из рубцовой ткани,
блокирующей восстановление нервных волокон.
(Silver lab, Case Western Reserve School of Medicine)

В этом исследовании, проведенном под руководством профессора нейронаук Школы медицины Case Western Reserve Джерри Силвера (Jerry Silver), PhD, у 21 из 26 подопытных животных с травмой спинного мозга была восстановлена способность к мочеиспусканию, передвижению или и к тому и другому. По-видимому, вновь разработанный пептид позволяет нервным волокнам побороть отрицательные эффекты образования рубцов, обычно блокирующих их восстановление.

Это беспрецедентное восстановление», – комментирует полученные результаты доктор Силвер. «У каждого из этих животных была восстановлена какая-то функция. Сегодня для любого пациента с травмой спинного мозга восстановление хотя бы одной из них, особенно функции мочевого пузыря, было бы чем-то чрезвычайным. Кроме того, ISP обладает терапевтическим потенциалом при заболеваниях, при которых в организме образуются губительные рубцы, таких как инфаркт, травмы периферических нервов и рассеянный склероз».

Группа Силвера сейчас проверяет эффективность ISP на животных с моделями этих заболеваний.

Сразу после травмы центральной нервной системы молекулы, известные как протеогликаны, накапливаются в рубцовой ткани на месте повреждения и в периневральной сети. В здоровой ткани протеогликаны являются ключевым компонентом межклеточного матрикса и играют ведущую роль в поддержании структуры нервной системы. Однако после травмы в рубцовой ткани и непроницаемых сетях вокруг синапсов по всему головному и спинному мозгу протеогликанов становится слишком много. Следствием этого является образование труднопреодолимого барьера, препятствующего регенерации и восстановлению контактов между нервами. Протеогликаны образуют вязкое «болото», мешающее концам разорванных нервных волокон (так называемым конусам роста) прокладывать путь к их синаптическим связям. Именно через эти связи посредством электрических импульсов передается важнейшая информация нервным клеткам, позволяющим человеку или животному контролировать ключевые функции организма.

Разработанный исследователями пептид ISP переводит «тумблер» нейронного рецептора протеогликанов в положение «выключено». Кроме того, исследователи добавили к нему молекулу-«шаттл» под названием транс-активатор транскрипции (trans-activator of transcription, ТАТ), способствующую распространению ISP по всей нервной системе и его прохождению через мембраны клеток, включая покрытое рубцовой тканью место травмы. Поскольку пептиды способны проходить через ткань, ISP можно вводить системно, а не в спинной мозг.

«Наша стратегия лечения разработана так, чтобы ее можно было легко применять на практике», – говорит Брэдли Лэнг (Bradley Lang), аспирант лаборатории Силвера, ведущий автор исследования. «Наша цель состоит в том, чтобы усовершенствовать этот метод для использования в качестве терапии после повреждения спинного мозга».

В этом исследовании 26 крыс с тяжелыми травмами спинного мозга в течение семи недель получали ежедневные инъекции ISP. Все это время ученые оценивали их способность ходить и сохранять равновесие и контролировали, когда и сколько они мочились. Результаты показали, что у 21 из 26 животных восстановились одна или несколько функций. У одних животных восстановились все три функции, у других – одна или две из трех.

«Мы не знаем, почему у того или иного животного восстановилась определенная функция», – признает доктор Силвер. «Это один из основных из оставшихся вопросов».

Одним из объяснений таких результатов может быть небольшое количество нервных путей, сохранившихся в спинном мозге животных. Эти оставшиеся пути в разной степени повреждены кровотечением или воспалением, сохраняющимся после первоначальной травмы. Один особенно важный путь, выраженно отвечавший на ISP, содержит серотонинергические волокна. Эти волокна секретируют в спинной мозг нейромедиатор серотонин, что, в свою очередь, значительно повышает функциональную активность ограниченного числа оставшихся волокон, контролирующих восстановившиеся впоследствии функции.

У всех животных были разные паттерны спрутинга (прорастания) серотонинергических нервных волокон и разная степень сохранности нервных путей, что, вероятно, объясняет разницу в восстановленных функциях.

«Спрутинг – важнейший феномен», – подчеркивает Силвер. «Даже если после травмы осталось всего лишь несколько неповрежденных волокон, они могут стать тем решающим элементом, который вернет какую-либо важную функцию».

«В настоящее время нет доступных препаратов, которые улучшали бы очень ограниченное естественное восстановление после травмы спинного мозга», – прокомментировала исследование группы Силвера Лин Джейкмен (Lyn Jakeman), директор одной из программ Национального института неврологических заболеваний и инсульта (National Institute of Neurological Disorders and Stroke) NIH. «Это большой шаг вперед в поисках нового агента для оказания людям помощи в выздоровлении».

Оригинальная статья

Modulation of the proteoglycan receptor PTPσ promotes recovery after spinal cord injury