Скоро лікарі навчаться зрощувати нервові шляхи, що дозволить відновлювати здоров'я людей навіть після важких травм, пов'язаних з пошкодженням хребта. Надію на це дають недавні експерименти, проведені на собаках і мишах.
Протягом найближчого десятиліття очікується прорив, який полегшить становище людей з обмеженими можливостями, а може навіть повністю вирішить проблему відновлення нервових зв'язків і повернення рухливості паралізованим кінцівкам.
Наші нервові клітини утворюють складні мережі, які безперервно обмінюються інформацією з мозком. У свою чергу, спинний мозок є «магістральною лінією» цієї комунікаційної мережі і до того ж бере на себе частину рухових функцій, управляє деякими процесами життєдіяльності. Сам спинний мозок важить всього 30-35 грам, має діаметр близько 1 см і довжину 40-45 см. У порівнянні з багатьма іншими органами, спинний мозок просто крихітний, але, тим не менш, він виключно важливий.
Розірвані периферичнінервові ланцюга здатні регенерувати і знову з'єднаються, хоча і в обмежених межах. Простіше кажучи, якщо пучок нервових волокон перерізати надтонкою скальпелем, то нервові волокна досить швидко проростуть назустріч один одному і з'єднаються. Правда з'єднаються, швидше за все, не всі клітини - не всі «розлучені» аксони знайдуть один одного. Через це пучок нервових волокон трохи зменшить свою пропускну здатність, однак при невеликому порізі пальця навряд чи виявляться будь-які побічні ефекти. Але спинний мозок виконує набагато складніші функції, ніж прості периферичні нейронні шляху, тому травма хребта призводить до тяжких наслідків, наприклад пошкодження найбільших рухових нейронів призводить до паралічу нижче місця травми.
Проблема цих, здавалося б дуже успішних, експериментів в тому, що в них хребет травмується надгострий лезами, що радикально прискорює процес зрощування аксонів, особливо в присутності PEG або стовбурових клітин. В реальності травми мозку зазвичай пов'язані з великим ушкодженням нервової тканини хребта, з загибеллю ділянок протяжністю в 0,5-1 см. Повністю з'єднати такий розрив нервових шляхів вчені до цих пір не можуть.
Здавалося б, при нинішньому рівні розвитку техніки «перекинути» набір електричних імпульсів від одного нервового пучка до іншого не дуже складно. На жаль, імплантація і приєднання електродів до безлічі нейронів спинного мозку ще довгий час буде фантастикою і набагато перспективніше знайти спосіб «змусити» організм самостійно вилікувати травму. Певні успіхи в цій галузі вже є.
Вчені проводили досліди на 34 собаках, в основному на такси. Унікальність цих експериментів в тому, що вони були максимально наближені до тих умов, що можуть виникнути в реальних випадках травм у людей. Іншими словами, були взяті звичайні домашні собаки, які в різний час отримали травми хребта, пов'язані з розривом нервових шляхів і втратою частини нервових клітин. Після травм собаки протягом 12 місяців і більше не могли використовувати свої задні ноги і втратили чутливість задньої частини тулуба. Треба відзначити, що у такс часто виникають такі ж пошкодження спинного мозку, як і у людей: пов'язані зі зміщенням хребців відносно один одного.
Собак розділили на дві групи: одній ввели стовбурові клітини безпосередньо в місце травми хребта, а друга група була контрольною і отримала плацебо. Через місяць собак в спеціальному підтримує корсеті відправили на бігову доріжку для перевірки функцій кінцівок.
Собаки, яким трансплантували власні нейтральні стовбурові клітини з слизової оболонки носа, знову змогли управляти задніми кінцівками
Група собак, що отримала ін'єкції OEC, продемонструвала значні поліпшення: паралізовані задні кінцівки почали рухатися, причому почала з'являтися скоординованість рухів з передніми ногами. Це означає, що стовбурові клітини відновили частину нервових шляхів і через пошкоджену частину спинного мозку почали проходити сигнали. На жаль, дослідження показали, що відновлення відбувається тільки на коротких відстанях - при невеликій ширині розриву між ділянками спинного мозку. Найбільше пощастило тим собакам, у яких були порушені зв'язки між прилеглих нейронами, що відповідає тонкому хірургічного розрізу або несильному зрушення хребців. Проте, вже це є великим досягненням. Один з господарів собаки, зазначає, що це схоже на диво: «До ін'єкції наш пес Джаспер не міг ходити і повзав, тягнучи задні ноги, а тепер він носиться навколо нашого будинку і не відстає від інших собак».
В даний час учені працюють над створенням матриць, які «вкажуть» клітинам OEC куди треба рости, щоб відновити зв'язок в хребті. Подібна технологія зможе забезпечити відновлення нейронних зв'язків навіть при втраті великої кількості нейронів, як буває, наприклад, у разі компресійних переломів.
Поки йде робота над повним лікуванням травм спинного мозку, вчені з Case Western Reserve University і клініки Клівленда намагаються хоча б частково поліпшити стану людей з дуже серйозними ушкодженнями нервової тканини. У випадку з великою втратою нейронів поки майже немає надії на повне зцілення, але для пацієнтів було б великим полегшенням відновити хоча б часткову функціональність паралізованою частини тулуба.
Успіхи в цій області вже є, і вони дуже серйозні. Американським вченим вдалося відновити у піддослідних щурів контроль над сечовим міхуром, причому втрата контролю сталася в результаті серйозної травми хребта: повного перерізання хребетного стовпа з масивною втратою нейронів.
За допомогою двох десятків нервових волокон вчені поєднали розірваний спинний мозок. На малюнку видно нервові волокна і тонкий металевий проводок, що захищає нове нервове з'єднання від обриву
Вчені не ставили перед собою завдання повністю повернути піддослідним мишам рухливість - це було неможливо при такій серйозній травмі. Замість цього була виконана копітка робота по пересадці нервової тканини з грудей щурів в місце пошкодження в хребті. Через багато місяців нейрони, підживлені спеціальними хімічними речовинами і чинниками зростання, змогли прорости назустріч розірваним ділянок спинного мозку і з'єднати його через величезний за медичними мірками розрив завширшки понад 5 мм. У підсумку вийшло тонке, всього в приблизно 20 нервових волокон, з'єднання, яке, звичайно, не могло повністю відновити функціональність спинного мозку.
Проте, згодом, миші відновили деякий контроль над втраченими функціями організму, зокрема змогли контролювати сечовий міхур. Потенційно, дана методика може допомогти відновити безліч інших функцій, зокрема 2 роки тому з її допомогою у щурів з менш тяжкими ушкодженнями мозку відновили контроль над дихальними м'язами. Можливо, в перспективі за допомогою подібної технології все ж можна буде ремонтувати великі ушкодження спинного мозку і повністю відновлювати його функціональність.
В ході експериментів вчені вводили щурам хімічний розчин агоністів рецепторів моноамінів, який викликає клітинну відповідь шляхом зв'язування з рецепторами допаміну, адреналіну і серотоніну в нейронах спинного мозку. Весь цей «коктейль» замінює нейротрансмітери, присутні в здоровому спинному мозку і активізує нейрони, які контролюють рухи нижньої частини тіла.
Ізольований ділянку пошкодженого спинного мозку майже відразу «згадав», як треба управляти кінцівками, і піддослідна щур змогла рухати ногами
Через 5-10 хвилин після ін'єкції вчені стимулювали спинний мозок піддослідного щура електричним струмом через електроди, імплантовані в епідуральний простір. Дана стимуляція збуджує хімічно активовані нейрони, в результаті чого нижня ділянка пошкодженого спинного мозку «думає», що він все ще приєднаний до головного мозку. Зрозуміло, головний мозок при цьому ніяких сигналів не посилає, але ізольований ділянку спинного мозку починає діяти «по старій пам'яті», дозволяючи раніше паралізованим мишам рухатися. Перевага даної технології в тому, що вона працює при будь-якій ширині розриву спинного мозку і відновлює рухливість дуже швидко. В даний час вчені досліджують можливість застосування даної технології для лікування людей.
Перемога над природою
У випадку з лікуванням травм хребта, людство бореться з жорстокою «несправедливістю» природи. Наші периферичні нерви (у м'язах, органах) нехай повільно, але можуть відновлюватися. Наприклад відрізаний палець можна пришити, і він почне відновлювати чутливість і рухливість в міру зрощення периферичних нервів.
Але нерви в головному мозку і спинному мозку такою можливістю чомусь не володіють. Якщо їх серйозно пошкодити (ножем, кулею, сильним ударом і т.п.) і потім залишити в спокої, нервові шляху не будуть відновлюватися - людина стане інвалідом. Вчені поки що не розуміють, чому так відбувається, можливо через надзвичайну складність спинного і головного мозку, але швидше за все через еволюційних «упереджень». Справа в тому, що живий організм в дикій природі все одно не зможе вижити протягом багатьох місяців, а може і років поки спинний або головний мозок відновлюються - паралізоване тварина просто не зможе добувати їжу або стане жертвою хижака. Але люди - розумні істоти і не повинні миритися з несправедливістю еволюції. Тому в найближчі десятиліття напевно з'являться технології, частково або повністю відновлюють навіть важкі ушкодження нервової системи.
- Найбільші компанії будуть співпрацювати в марсіанському проекті Найбільші компанії будуть співпрацювати в марсіанському проекті
- Безпілотний трактор готовий виїхати на поля Безпілотний трактор готовий виїхати на поля
- Віртуальна реальність перетворює інтровертів в екстравертів? Віртуальна реальність перетворює інтровертів в екстравертів?
- Екзоскелет MAX полегшує фізичну працю Екзоскелет MAX полегшує фізичну працю
