Травма спинного мозга повреждает линии связи между телом и мозгом, затрудняя передачу сигналов, управляющих движением и ощущениями. Поврежденные двигательные и сенсорные нейроны в центральной нервной системе – головном и спинном мозге – имеют ограниченную способность к заживлению, поэтому люди, пережившие такие травмы, могут остаться с хроническим параличом, онемением и болью.
Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Санкт-Петербурге. Луи нашел лекарство, которое помогает сенсорным нейронам в центральной нервной системе исцелять. Нейроны окружены опорными клетками, которые их защищают и лелеют. В этом исследовании исследователи дали мышам с поврежденными сенсорными нейронами лекарство под названием фенофибрат, одобренное Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для лечения высокого уровня холестерина. Препарат активировал опорные клетки, окружающие сенсорные нейроны, и помог им вырасти примерно в два раза быстрее, чем сенсорные нейроны у мышей, получавших плацебо. Исследование доступно онлайн в eLife.
"Когда люди думают о травме спинного мозга, они склонны думать о параличе, но есть много проблем с сенсорной обработкой и болью после травмы спинного мозга," сказала старший автор Валерия Кавалли, Ph.D., Роберт Э. и Луиза Ф. Данн, профессор биомедицинских исследований и профессор нейробиологии. "Решение этих сенсорных проблем может иметь большое значение для улучшения качества жизни выживших. Наши данные показывают, что фенофибрат может активировать эти поддерживающие клетки и улучшить восстановление, что означает, что мы потенциально можем использовать это одобренное FDA соединение для восстановления сенсорной функции после травм нервов."
В отличие от нейронов головного или спинного мозга, сенсорные нервы на периферии тела заживают после травмы, поэтому рана на ноге не приводит к постоянному онемению части ноги. Чтобы понять, почему регенерация происходит в периферической, а не в центральной нервной системе, Кавалли изучает уникальный тип клеток, охватывающий обе системы: сенсорные нейроны ганглиев задних корешков. Тела таких нейронов объединяются в структуру, известную как ганглий, которая находится сразу за спинным мозгом. Длинная тонкая рука, называемая аксоном, разветвляется от тела каждой клетки в противоположных направлениях, причем одна ветвь направляется в центральную нервную систему через спинной мозг, а другая становится частью периферической нервной системы по мере того, как спускается в тело. Несмотря на то, что периферическая и центральная аксональные ветви являются двумя частями одной клетки, они не реагируют одинаково после травмы. Периферические части отрастают и восстанавливаются намного быстрее и полнее, чем центральные.
Кавалли и первый автор Ошри Авраам, доктор философии.D., штатный научный сотрудник, подозревавший, что различия в регенерации между двумя ветвями могут сводиться к различиям в поведении опорных клеток в ответ на повреждение центральной и периферической ветвей аксона.
Чтобы изучить эту возможность, исследователи сравнили экспрессию генов в пяти типах поддерживающих клеток в ганглии после повреждения периферических и центральных ветвей сенсорного нейрона. Они обнаружили, что паттерны экспрессии генов в опорных клетках различались в зависимости от того, какую часть нейрона они повредили. В частности, так называемые сателлитные глиальные клетки увеличивали экспрессию набора генов, известных как путь PPAR-альфа, известного своей ролью в метаболизме жиров, только после повреждения периферической ветви аксона. Путь не был развернут после повреждения центральных аксональных ветвей, а фактически был свернут после повреждения спинного мозга в центральной нервной системе.
Для Кавалли и Авраама это наблюдение показало, что путь PPAR-альфа может способствовать регенерации. Чтобы выяснить это, они кормили мышей фенофибратом – лекарством, активирующим PPAR-альфа – в течение двух недель, прежде чем повредить сенсорную ветвь аксона, направляющуюся в центральную нервную систему. Через три дня после травмы центральные ветви аксонов сенсорных нейронов отросли примерно в два раза больше у мышей, получавших фенофибрат, чем у мышей, получавших плацебо.
"PPAR-альфа экспрессируется только в сателлитных глиальных клетках, а не в нейронах, поэтому эти результаты говорят нам, что нацеливание на эти поддерживающие клетки может улучшить регенерацию и потенциально облегчить сенсорные симптомы, такие как боль," Кавалли сказал. "Это дает нам дополнительный инструмент для разработки методов лечения для восстановления функций после травм нервов. Мы не исправили травму спинного мозга, но мы на шаг ближе к пониманию того, как это сделать."
Кавалли и его коллеги в настоящее время планируют эксперименты по объединению фенофибрата с другими экспериментальными методами лечения, способствующими регенерации, нацеленными на нейроны или другие аспекты центральной нервной системы, для дальнейшего усиления регенерации.