Американским ученым удалось значительно повысить уровень восстановления зрения у головастиков с пересаженным в хвост глазом, используя распространенное лекарство от мигрени. Результаты работы опубликованы вжурнале npj Regenerative Medicine.

За последние десятилетия регенеративная медицина добилась значительных успехов в приживлении пересаженных органов, тканей и искусственных имплантатов. Одной из краеугольных проблем остается обеспечение их иннервации, необходимой для нормального функционирования в организме реципиента. Особенно важен этот вопрос при восстановлении органов чувств, функция которых состоит в восприятии и передаче в мозг различной информации.

В поиске средства обеспечения адекватного контакта пересаженного глаза с мозгом сотрудники Университета Тафтса провели эксперименты с известным модедьным организмом — головастиком гладкой шпорцевой лягушки (Xenopus laevis). В предыдущих работах было показано, что пересадка эмбрионального зачатка глаза в несвойственное для него место (в частности, хвост) приводит к развитию полноценного органа зрения и может частично, хотя и в небольшой степени, восстановить зрение у головастиков с удаленными собственными глазами.

Головастик с пересаженным на хвост глазом. Tufts University

В ходе эксперимента ученые пересадили головастикам зачатки глаза от особей с предварительно введенной мРНК флуоресцентного белка tdTomato, позволяющего визуализировать прорастание нервных волокон. Части животных после операции ввели 50 микромоль агониста серотониновых 5-HT1B/D-рецепторов золмитриптана, который используется для профилактики и лечения мигрени. Этот препарат был выбран, поскольку активация серотониновых рецепторов необходима для направленного прорастания нервных волокон в естественных условиях (во время развития организма или после травмы нервов). Остальные головастики вошли в контрольную группу.

A — обычный головастик; В — головастик с удаленными глазами; С — головастик с пересаженным на хвост глазом; D — полностью сформированный на хвосте глаз с хрусталиком; Е — формирование нервных связей между пересаженным глазом и ЦНС; F — увеличенный снимок области прорастания в глаз нервных волокон; G, H — то же, что E, F, у особи, получившей золмитриптан. Douglas J. Blackiston et al. / npj Regenerative Medicine, 2017

Наблюдения показали, что золмитриптан обеспечил иннервацию пересаженного органа (то есть его контакт с центральной нервной системой, в частности спинным мозгом) у 40 процентов животных из экспериментальной группы против пяти процентов в контрольной, не затрагивая при этом развитие остальных отделов нервной системы. После полного формирования глаза на хвосте зрение головастиков оценили в нескольких тестах, сравнивая их со здоровыми и слепыми особями сопоставимого возраста.

В тесте цветового зрения подопытные животные должны были научиться перемещаться в среду синего цвета, избегая красной. С этим заданием справились 76 процентов зрячих и лишь три процента слепых особей. Пересадка глаза увеличила эту долю до 11 процентов, а с введением золмитриптана — до 29 процентов.

После этого ученые проверили способность головастиков воспринимать целостные изображения, помещая аквариум на жидкокристаллический экран с движущимися в разных направлениях кластерами треугольников. За изображением следовали 80 процентов зрячих и 38 процентов слепых особей, 32 процента обладателей пересаженного глаза и 57 процентов получивших после пересадки золмитриптан.

«Наше исследование выявило один из путей стимуляции иннервации и обеспечения связи между имплантатом и центральной нервной системой реципиента с использованием низкомолекулярного лекарства, уже одобренного к применению у людей», — пояснил один из авторов работы Майкл Левин (Michael Levin). Обладают ли агонисты серотониновых рецепторов аналогичным действием у людей, предстоит выяснить в дальнейших экспериментах.

Ранее американским ученым удалось частично восстановить нервные волокна и зрение у мышей с пересеченным зрительным нервом, используя активацию сигнального пути mTOR и контрастной визуальной стимуляцией.

Автор: Олег Лищук