Повреждение спинного мозга у взрослых животных и людей приводит к необратимому параличу. Однако моторные функции новорожденных мышей с тем же типом повреждения по большей части восстанавливаются.
Возможные причины, по которым один и тот же тип травмы, полученной в разном возрасте, имеет разные долгосрочные последствия, объясняются в недавнем исследовании, опубликованном в Nature Neuroscience.
При серьезном повреждении спинного мозга у взрослых животных и людей наступает необратимый паралич: они теряют возможность двигать частями тела, которые находятся под контролем участков спинного мозга, находящихся ниже поврежденного. Чтобы отчасти устранить ущерб, причиненный травмой, врачи часто прибегают к фармакологической терапии, а также методам электростимуляции. И хотя эти способы противодействия параличу позволяют пациентам вновь двигаться, все же положительный эффект непостоянен, и полного восстановления подвижности в долгосрочной перспективе не происходит. Не так давно мы писали о еще одном многообещающем экспериментальном методе – «танцующих молекулах», которые, однако, пока что не были испытаны на людях.
В то же время исследования на грызунах показывают, что у новорожденных с подобным повреждением большая часть подвижности задних конечностей во взрослом возрасте восстанавливается без какого-либо целенаправленного лечения. Причины, по которым подобный тип травмы в разном возрасте переживается по-разному, остаются неясными. Чтобы понять механизмы, лежащие в основе этого феномена, группа ученых из VIB-Neuroelectrics Research Flanders (NERF) и Лёвенского института мозга провела соответствующее исследование.
Исследователи подвергали взрослых и новорожденных мышей возрастом пять дней полному пересечению спинного мозга на уровне нижней части грудной клетки. Для того, чтобы определить биологические и кинематические различия между двумя группами, проводились гистологический и иммунохимический анализы образцов спинного мозга, а также отслеживалась двигательная активность подопытных групп. Движения подопытных групп сравнивались с активностью контрольной группы без повреждений позвоночника.
Исследователи сделали следующие выводы. Травма спинного мозга у взрослых мышей вызывает переключение нейромедиаторов возбуждающих интернейронов на тормозный фенотип, вследствие чего в синапсах, контактирующих с двигательными нейронами, вызываются тормозные потенциалы. У новорожденных же мышей повреждение, напротив, поддерживает возбуждающий фенотип глутаматергических интернейронов и вызывает образование новых синапсов, облегчающее возбуждение.
Основываясь на полученных данных, ученые провели дополнительную серию экспериментов. Суть их заключалась в генетических манипуляциях для имитации тормозного фенотипа, возникающего в возбуждающих интернейронах после травмы. Исследователи показали, что эти изменения нарушают автономную двигательную функцию у новорожденных мышей с травмой. Интересно, что ослабление этого затормаживающего фенотипа у взрослого человека улучшает способности к движению после травмы.
Ученые продемонстрировали, что нейромедиаторный фенотип возбуждающих интернейронов управляет восстановлением двигательной активности после травмы спинного мозга. Полученные результаты потенциально могут помочь в определении более эффективных методов терапевтических вмешательств и лечения, которые помогут восстанавливать подвижность пациентов с соответствующими травмами.
Текст: Анна Удоратина