Исследователи активировали программу регенерации нейронов, убрав молекулярный "тормоз", что позволило поврежденным нейронам восстановиться

Исследователи активировали программу регенерации нейронов, убрав молекулярный "тормоз", что позволило поврежденным нейронам восстановиться

Травмы спинного мозга могут вызвать паралич и другие необратимые нарушения, потому что разорванные нервные волокна не отрастают. Теперь ученым Немецкого центра нейродегенеративных заболеваний (DZNE) удалось убрать молекулярный тормоз, который предотвращает регенерацию нервных связей. Лечение мышей проводилось препаратом Прегабалин (Pregabalin), который действует на механизм ингибирования роста, позволяя поврежденным нервным связям восстановиться. Исследователи во главе с нейробиологом Франком Брадке опубликовали выводы в журнале Neuron.

Нервные клетки человека соединены между собой в сеть, которая распространяется на все части тела. Таким образом, двигательные сигналы передаются от головы до ног, а чувствительные сигналы проходят в обратном направлении. Чтобы это произошло, импульсы передаются от нейрона к нейрону, прямо как в эстафете. Повреждение системы проведения может иметь серьезные последствия - особенно если они затрагивают головной мозг или спинной мозг. Это происходит потому, что клетки центральной нервной системы соединены длинными отростками - аксонами, которые не способны отрастать заново после разъединения.

Пробуждение потерянного таланта

Нервные пути, которые были повреждены, могут быть восстановлены только тогда, когда новые соединения возникают между пораженными клетками. В некотором смысле, нейроны должны протянуть друг другу аксоны. На самом деле, это происходит на ранних стадиях эмбрионального развития. Тем не менее, у взрослого человека эта способность исчезает.

Профессор Брадке и сотрудники спросили себя, можно ли повторно активировать этот процесс. "Мы исходили из гипотезы, что нейроны активно подавляют свою программу роста, как только достигают других клеток, чтобы не превысить длину. Это означает, что должен быть тормозной механизм, который срабатывает, как только нейрон соединяется с другим" - говорит доктор Андреа Тедески, сотрудник лаборатории Брадке и первый автор этой публикации.

Поиск в геноме

У мышей и в клеточных культурах ученые начали активный поиск генов, которые регулируют рост нейронов. "Это было как искать пресловутую иголку в стоге сена. Существуют сотни активных генов в каждой нервной клетке, в зависимости от стадии развития. Для анализа большого набора данных мы полагались на биоинформатику. С этой целью мы тесно сотрудничали с коллегами из университета Бонна, "- говорит Брадке. "В конечном счете, мы смогли определить перспективного кандидата. Этот ген, известный как Cacna2d2, играет важную роль в формировании и функционировании синапсов, другими словами, в преодолении последнего разрыва между нервными клетками." В ходе дальнейших экспериментов исследователи модифицировали активность гена, например, деактивируя его. Таким образом, они были в состоянии доказать, что Cacna2d2 на самом деле влияет на рост аксонов и регенерацию нервных волокон.

Прегабалин запускает рост нейронов

Cacna2d2 кодирует план белка, который является частью более крупного молекулярного комплекса. Белковые якоря ионных каналов в клеточной мембране, которые регулируют поток частиц кальция в клетку. Уровни кальция влияют на клеточные процессы, такие как освобождение нейромедиаторов. Эти ионные каналы, следовательно, необходимы для обмена информацией между нейронами.

В дальнейших исследованиях ученые использовали прегабалин (ПГБ), препарат, который уже давно известен связыванием с молекулярными якорями кальциевых каналов. В течение нескольких недель, они вводили мышам с повреждением спинного мозга ПГБ. Как оказалось, это лечение вызвало рост новых нервных связей,

"Наше исследование показывает, что формирование синапса действует как мощный коммутатор, который сдерживает рост аксонов. Клинически значимых препарат может манипулировать этот эффект," говорит Брадке. На самом деле, ПГБ уже используется для лечения повреждений спинного мозга, хотя и применяется как обезболивающее и относительно поздно после того, как произошла травма. "ПГБ может иметь регенеративный эффект у пациентов, если оно дается достаточно скоро. В долгосрочной перспективе это может привести к новому подходу лечения. Тем не менее, мы пока не знаем."

Новый механизм?

В предыдущих исследованиях, исследователи DZNE показали, что некоторые лекарства от рака также могут позволить поврежденным нервным связям отрастать. Главные действующие лица в этом процессе являются "микротрубочки" - длинные белковые комплексы, которые стабилизируют тело клетки. Когда микротрубочки растут, аксоны делают также. Есть ли связь между различными выводами? "Мы не знаем, являются ли эти механизмы независимы или являются ли они каким-то образом связаны между собой," говорит Брадке. "Это то, что мы хотим более внимательно изучить в будущем."

Комментарии: