Когда двигательный нерв серьезно поврежден, люди редко восстанавливают полную мышечную силу и функцию. Нейробиологи из Детской больницы Бостона, объединив данные пациентов с наблюдениями на мышиной модели, теперь показывают, почему. Дело не в том, что двигательные нервные волокна не отрастают – они могут – но они растут недостаточно быстро. К тому времени, как они доберутся до мышечных волокон, они больше не смогут с ними общаться.
Исследование, опубликованное в ноябрьском выпуске Journal of Clinical Investigation (онлайн 3 октября), имеет непосредственные последствия для пациентов с повреждениями двигательных нервов, включая синдром запястного канала, синдром кубитального канала, повреждение нервов, вызванное хирургическим вмешательством, и травмы плечевого отрыва: время суть в восстановлении повреждений нервов.
"Часы тикают, и если вы опоздаете, мышца не может быть функционально активирована," говорит Клиффорд Вульф, доктор философии.D, старший научный сотрудник и директор Программы нейробиологии и Ф.M. Центр нейробиологии Кирби при детской больнице Бостона. "Если есть мышечная слабость, подождать шесть месяцев, чтобы увидеть, станет ли лучше или хуже, прежде чем вмешиваться, может быть не лучшей идеей."
Изучая мышей с повреждением седалищного нерва, Вульф и его коллеги обнаружили, что существует ограниченное временное окно, в течение которого нервные волокна или аксоны должны регенерироваться и расширяться к мышце, воссоздавая соединение, известное как синапс. Если это окно пропущено, и мышечные волокна слишком долго работали без стимуляции, аксон фактически не может пройти последнее расстояние, чтобы сформировать с ними синапс.
У мышей период восстановления функции нервов составлял около 5 недель. Когда нерв был просто раздавлен, мыши могли оставаться в этом окне и восстанавливать двигательную функцию, потому что аксоны быстро росли. Но когда нерв был полностью перерезан, аксоны начали расти медленнее, поэтому команда не заметила окна.
Точное окно для восстановления моторики у людей до сих пор не известно, но обзор данных 136 пациентов с синдромом канала запястья и 20 пациентов с синдромом кубитального канала (компрессионное повреждение локтевого нерва в локте) показал, что чем короче период от появления симптомов до операции, тем выше степень восстановления моторики. У пациентов с синдромом кубитального канала мышечные тесты дали средний функциональный балл 4 (по шкале от 0 до 5) среди тех, кто перенес операцию по декомпрессии в течение 10 месяцев после травмы, по сравнению с 0.5 среди тех, кто перенес операцию более 10 месяцев после травмы, статистически значимая разница.
Исследование подчеркивает тот факт, что восстановление нервов – это еще не все. Следующая большая проблема – заставить регенерированный аксон функционировать. Эксперименты на мышах Вульф и его коллег предлагают два подхода.
Один из них – ускорить рост аксонов – что исследователи достигли, включив ген человеческого белка теплового шока 27 (Hsp27). Они обнаружили, что этот белок, который естественным образом секретируется в ответ на повреждение, вырабатывается прямо на переднем крае аксона, и заставляет его расти и расширяться.
Мыши с включенным Hsp27 имели больший рост аксонов – расстояние, на которое волокна растягивались в течение 72 часов, было почти вдвое. Они смогли восстановить двигательную функцию в лапах, даже когда их седалищный нерв был полностью перерезан, в то время как лапы мышей без Hsp27 оставались парализованными и демонстрировали атрофию мышц. В будущем Вульф и его коллеги проведут скрининг лекарств и тестируют соединения, которые повышают уровень Hsp27, без необходимости проведения генетических манипуляций.
Второй возможный подход к ускорению восстановления моторики – блокировать сигналы, препятствующие "опоздавший" аксоны от образования синапсов с мышцей. В дальнейшей работе Вульф надеется выяснить, что это за тормозящие сигналы, и команда уже начала скрининг на соединения, которые могут им противодействовать.