Морфология и физиология регенерации нервных волокон
Тяжелые тракционные повреждения плечевого сплетения, как правило, сочетаются с авульсией корешков спинного мозга. У большинства пациентов авульсионное поражение связано с обширным повреждением нескольких смежных корешков, что получило название продольного повреждения спинного мозга. Несмотря на значительные успехи в технике регенерации нервных волокон, восстановление все же минимально и нередко ограничено функционированием проксимальной мускулатуры.
Среди основных причин, определяющих трудности в восстановлении функциональности нервных структур после повреждений спинного мозга, выделяют прогрессирующую дегенерацию поврежденных вентральных моторных нейронов спинного мозга, а также снижение способности двигательных нейронов к регенерации аксонов в направлении денервированных мышц. В исследованиях по экспериментальной реимплантации вентрального корешка спинного мозга было показано умеренное улучшение выживаемости двигательных нейронов, а также определенные изменения, указывающие на регенерацию двигательных аксонов. Наблюдаемые благоприятные изменения связывали с активностью леммоцитов, или шванновских клеток в области реимплантированных вентральных корешков и дистальных участков нервных волокон.
Было продемонстрировано, что прорегенеративные особенности клеток Шванна связаны с регуляцией активности нейротрофического фактора глиальной клеточной линии (glial cell line-derived neurotrophic factor – GDNF) и нейротрофического фактора мозга (brain-derived neurotrophic factor – BDNF), которые важны для выживания нейронов и регенерации аксонов. Наряду с этим было установлено, что после реимплантации поясничного вентрального корешка в процессе регенерации моторные аксоны должны преодолеть расстояние, измеряемое несколькими сантиметрами. Так, максимальная скорость регенерации аксонов реимплантированного корешка первоначально достигает около 2,8 мм/сут. Однако уже через 8 нед после повреждения скорость роста аксонов снижается до 0,7 мм/сут.
Постепенная регенерация аксонов в нерв и снижение скорости роста является основной причиной длительной денервации дистальных участков нервных волокон, иннервирующих мышцы нижних конечностей. Кроме того, в хронически денервированном волокне клетки Шванна утрачивают способность к поддержанию регенеративного потенциала, а развивающийся фиброз создает дополнительные препятствия восстановлению аксонов. Временное эндогенно обусловленное возрастание экспрессии GDNF и BDNF после авульсии и реимплантации закономерно снижается через 2-4 нед после травмы, что обусловливает дегенерацию двигательных нейронов и прогрессирующую утрату регенеративных свойств аксонов.
Технологии генной терапии регенерации нервных волокон
В недавнем исследовании учеными Нидерландского института нейробиологии (Netherlands Institute for Neuroscience), Нидерланды, и Медицинского центра Лейденского университета (Leiden University Medical Center), Нидерданды, были продемонстрированы возможности лечения с использованием генной терапии для более быстрого восстановления после повреждений нервных волокон. В своей работе авторы впервые сообщили о том, что сочетанное применение хирургических восстановительных манипуляций и методик генной терапии позволяло активизировать выживание нейронов и регенерацию нервных волокон на большом расстоянии. Представленные результаты, по мнению авторов, являются значимым достижением в разработке новых направлений генной терапии и реабилитации пациентов с серьезными травмами нервных сплетений и спинного мозга. Статья по материалам работы была опубликована в журнале «Brain» 15 января 2019 г.
До настоящего времени хирургическое лечение являлось единственно доступным для пациентов с тракционными повреждениями плечевого сплетения и авульсией корешков спинного мозга. Ведущий автор нового исследования Рубен Эггерс (Ruben Eggers) отметил, что после оперативного вмешательства репарация нервных волокон связана с преодолением нескольких сантиметров, прежде чем аксоны достигнут мышц. При этом большинство нервных волокон не достигает цели. Поэтому восстановление функций конечностей, как правило, не полное. «Тем не менее комбинируя нейрохирургическое восстановление с технологиями генной терапии, оказалось возможным не только предотвратить деградацию множества нейронов, но и стимулировать рост нервных волокон в направлении мышц», ‒ сообщил Р. Эггерс.
Регулируемая генная терапия и управляемая регенерация
В новом исследовании ученые применили методологию регулируемой генной терапии с фактором роста, который можно включать и выключать, используя распространенный препарат из группы антибиотиков. Для преодоления препятствия в процессе распознавания и элиминации иммунной системой генного переключателя, исследователи разработали скрытую версию, так называемый скрытый переключатель, или стелс-ген. Руководитель исследования профессор Йост Верхааген (Joost Verhaagen) объяснил, что использование возможности переключения стелс-гена является важным шагом на пути развития технологий генной терапии повреждений нервных волокон, поскольку применение переключателя стелс-гена улучшает методику, делая ее более безопасной.
Исследования в рамках представленной работы проводились с участием лабораторных животных, и, несмотря на значимые результаты, в ходе работы авторы все же наблюдали некоторую активность целевого гена даже при активации переключателя стелс-гена. Поэтому описанная методология все еще не готова к клинической апробации у пациентов. В заключение ученые отметили настоятельную необходимость дальнейших исследований для оптимизации разработанной терапевтической методики.
- Eggers R., Winter de F., Hoyng S.A. et al. (2019) Timed GDNF gene therapy using an immune-evasive gene switch promotes long distance axon regeneration. Brain, Jan. 15 [Epub. ahead of print].
- Netherlands Institute for Neuroscience (2019) Gene therapy promotes nerve regeneration. ScienceDaily, Jan. 18.
Наталья Савельева-Кулик
