Восстановление способности ходить после травмы спинного мозга требует, чтобы нейроны в головном мозге восстановили пути связи с нейронами спинного мозга. Однако зрелые нейроны не могут регенерировать свои аксоны, чтобы облегчить этот процесс. В новом исследовании ученые из Медицинской школы Льюиса Каца при Университете Темпл (LKSOM) показывают, что это ограничение можно преодолеть, воздействуя на белок киназы B1 (LKB1) печени. У мышей с повреждением спинного мозга нацеленная активация LKB1 стимулировала регенерацию нейронов на больших расстояниях, что приводило к улучшению функционального восстановления.
"Наше исследование показывает, что LKB1 имеет решающее значение для контроля регенерации аксонов в зрелых нейронах," объяснил Shuxin Li, MD, Ph.D., Доцент педиатрического исследовательского центра больницы Шрайнерс и кафедры анатомии и клеточной биологии ЛКСОМ и ведущий исследователь нового исследования. Отчет был опубликован онлайн в журнале Molecular Therapy.
Открытие белков, которые играют центральную роль в регенерации нейронов, является ключом к разработке лекарственных препаратов, которые могут помочь пациентам восстановить функцию конечностей после травмы спинного мозга, которая повреждает или разрывает связи между аксонами в головном мозге и нейронами в головном мозге. спинной мозг. Доктор. Ли и его коллеги первыми описали LKB1 как один из этих белков.
Доктор. Команда Ли определила LKB1 как потенциальную мишень в ходе исследований молекулярных путей, на которые влияют хондроитинсульфатные протеогликаны (CSPG). CSPG в большом количестве встречаются вокруг поражений спинного мозга, где образуется внеклеточный матрикс, обогащенный CSPG, который в конечном итоге блокирует повторный рост аксонов, которые были раздавлены или разорваны в результате травмы. Хотя LKB1 является предполагаемым регулятором ранней стадии развития, его влияние на взрослые нейроны в центральной нервной системе остается неясным.
Доктор. Ли и его коллеги обнаружили, что у мышей экспрессия белка LKB1 в коре головного мозга вначале относительно высока и снижается с возрастом, достигая самого низкого уровня у взрослых животных. Когда они добавили LKB1 в векторах AAV2 и AAV9 аденоассоциированного вируса (AAV) к нейронам взрослых мышей в культуре клеток, они обнаружили, что этот белок стимулирует рост нейронов.
Затем исследователи проверили действие LKB1 на живых животных с поврежденным спинным мозгом. Локальная инъекция в сенсомоторную кору вызвала значительную регенерацию аксонов в области поражения. Интенсивная регенерация аксонов наблюдалась после системной инъекции AAV9-LKB1 после повреждения спинного мозга.
Через несколько недель после лечения мышей оценивали на предмет изменений опорно-двигательной функции. По сравнению с контрольной группой животные, получавшие как AAV2, так и AAV9, продемонстрировали значительный функциональный прирост с улучшением координации, движений задних лап и захвата задними лапами. "Этот результат указывает на то, что LKB1 влияет на рост нейронов функционально значимым образом у травмированных животных," Доктор. Ли объяснил.
Доктор. Ли планирует проверить функциональные эффекты LKB1 в других модельных системах, что может привести к разработке трансляционной модели для возможных клинических исследований. "Мы открыли путь к трансляционным исследованиям, поскольку AAV можно применять для лечения пациентов-людей," он сказал.
Последняя работа также основана на предыдущих исследованиях, проведенных в Dr. Лаборатория Ли о системном лечении пептидами, способными регенерировать нейроны. В 2011 году, например, его команда обнаружила, что пептиды против рецептора CSPG лейкоцитарной общей антиген-связанной фосфатазы облегчают рост аксонов и восстановление движений конечностей у мышей с поврежденным спинным мозгом. "Мы хотим исследовать комбинацию LKB1 с некоторыми из этих других пептидов, так как вместе эти молекулы могут быть высокоэффективными в исцелении нейронов, пораженных повреждением спинного мозга," добавил он.