Ученые из Великобритании и Швеции ранее разработали новую хирургическую технику для воссоединения сенсорных нейронов со спинным мозгом после травматических повреждений позвоночника. Теперь они получили новое представление о том, как этот метод работает на клеточном уровне, воссоздав его на крысах с последствиями для разработки новых методов лечения травм, связанных с разрывом самого спинного мозга.
Мозг и нейроны (нервные клетки) в остальной части нашего тела связаны в позвоночнике. Здесь моторные нейроны, которые контролируют движение мышц, и сенсорные нейроны, которые передают сенсорную информацию, такую как боль, температура и прикосновение, соединяются со спинным мозгом.
Там, где нейроны соединяются со шнуром, двигательные нейроны связываются вместе, образуя структуру, называемую моторным корнем, в то время как сенсорные нейроны образуют сенсорный корень. У пациентов с травматическими повреждениями эти корни могут быть разорваны, что приводит к потере нервного контроля над определенными участками тела.
Хирурги могут имплантировать моторные корешки в область, из которой они оторваны, и они обычно успешно восстанавливают соединение, поскольку мотонейроны могут вырасти из спинного мозга в моторный корешок. Однако это не относится к более проблемному сенсорному корню, который хирурги не могли правильно восстановить до недавнего времени. "Ранее врачи считали, что этот вид травмы спинного мозга невозможно вылечить," говорит Николас Джеймс, исследователь Королевского колледжа Лондона. "Эти разорванные травмы корня могут вызвать серьезную инвалидность и мучительную боль."
К счастью, Томас Карлштедт, также из Королевского колледжа Лондона, недавно помог разработать новую хирургическую технику восстановления сенсорного корня. Он включает в себя вырезание исходных сенсорных нервных клеток из корня и имплантацию оставшегося корня непосредственно в более глубокую структуру спинного мозга. Эта область называется спинным рогом и содержит вторичные сенсорные нейроны, которые обычно не соединяются напрямую с сенсорными корнями. Когда команда опробовала эту технику на пациентах, определенные спинномозговые рефлексы вернулись, что указывало на то, что имплантированный нейрон интегрировался с позвоночником, чтобы сформировать функциональную нервную цепь.
В новом исследовании, недавно опубликованном в Frontiers in Neurology, Джеймс, Карлштедт и другие соавторы попытались понять, как имплантированный сенсорный корень соединяется со спинным мозгом в спинном роге. Понимая механизм, они надеются разработать новые методы лечения пациентов с другими типами травм позвоночника.
Ученые использовали модель травмы позвоночника на крысах, чтобы изучить процесс на клеточном уровне. Во время операции они произвели аналогичную травму позвоночника у крыс, а затем повторно прикрепили сенсорный корень, используя новую технику. Через 12-16 недель после операции исследователи оценили восстановление позвоночника, пропустив электричество по нейронам, чтобы увидеть, сформировали ли они полную нервную цепь. Затем они забили крыс и проанализировали нервную ткань под микроскопом.
Электрические тесты показали, что нервная цепь была завершена, и что корень успешно интегрировался со спинным мозгом. Когда они исследовали ткань, они обнаружили, что маленькие нервные отростки выросли из структур, называемых дендритами (разветвленные выступы на концах нейронов) в спинном роге. Эти тонкие отростки простирались до имплантированного сенсорного корня, создавая функциональную нервную цепь.
Итак, что это говорит нам о восстановлении спинного мозга? Исследователи надеются, что этот тип нервного роста также может быть использован для восстановления других типов повреждений спинного мозга. "Стратегия стимулирования нового роста спинномозговых нейронов потенциально может быть полезна при других повреждениях нервной системы," говорит Карлштедт. Например, ученые могут извлечь выгоду из этого механизма при разработке новых методов лечения травм, связанных с разрывом самого спинного мозга, путем имплантации трансплантатов, которые стимулируют или облегчают рост нервов этого типа.