Новое открытие предполагает, что однажды станет возможным химическое перепрограммирование и восстановление поврежденных нервов после травмы спинного или головного мозга.
Исследователи из Имперского колледжа Лондона и Института Херти Тюбингенского университета определили возможный механизм повторного роста поврежденных нервных волокон в центральной нервной системе (ЦНС). Это повреждение в настоящее время невосполнимо, и часто у тех, кто страдает травмой спинного мозга, инсультом или черепно-мозговой травмой, возникают серьезные нарушения, такие как потеря чувствительности и необратимый паралич.
Исследование, опубликованное сегодня в Nature Communications, подчеркивает роль белка, называемого P300 / CBP-ассоциированный фактор (PCAF), который, по-видимому, имеет важное значение для ряда химических и генетических событий, которые позволяют нервам регенерировать. Регенерирующие нервные волокна – одна из лучших надежд на выздоровление для тех, кто страдает поражением ЦНС.
Когда исследователи вводили PCAF мышам с повреждением их центральной нервной системы, это значительно увеличивало количество нервных волокон, которые снова выросли, что указывает на возможность химического контроля регенерации нервов в ЦНС.
"Результаты предполагают, что мы можем воздействовать на конкретные химические изменения, чтобы усилить рост нервов после повреждения центральной нервной системы," сказал ведущий автор исследования профессор Симона Ди Джованни из Медицинского факультета Имперского колледжа Лондона. "Конечная цель может заключаться в разработке фармацевтического метода, который заставит нервы расти и восстанавливаться, а также увидеть некоторый уровень выздоровления у пациентов. Мы очень довольны потенциалом этой работы, но результаты являются предварительными.
"Следующий шаг – посмотреть, можем ли мы добиться некоторой формы восстановления движений и функций у мышей после того, как мы стимулировали рост нервов с помощью механизма, который мы определили. Если это удастся, то можно будет перейти к разработке лекарства и проведению клинических испытаний на людях. Мы надеемся, что наша новая работа однажды сможет помочь людям восстановить чувства и движения, но в первую очередь необходимо преодолеть множество препятствий," добавил он.
Исследователи были заинтересованы в понимании того, как аксоны в периферической нервной системе (ПНС) прилагают энергичные усилия, чтобы вырасти снова, когда они повреждены, тогда как аксоны ЦНС прилагают мало усилий или не прилагают никаких усилий. Если происходит повреждение периферической нервной системы, которая контролирует области за пределами головного и спинного мозга, около 30% нервов отрастают, и часто наблюдается восстановление движения и функций. Исследователи хотели выяснить, возможно ли вызвать подобный ответ в ЦНС.
Соавтор доктор Радика Путтагунта из Тюбингенского университета сказала: "В этой работе мы добавили еще один уровень понимания конкретных механизмов того, как тело может регенерировать в ПНС, и использовали эти знания для стимулирования регенерации там, где этого не хватает в ЦНС. Мы считаем, что это поможет глубже понять механизмы, которые могут улучшить регенерацию и физическое восстановление после травмы ЦНС."
Чтобы изучить различия между тем, как две системы реагируют на повреждения, исследователи изучили модели мышей и клетки в культуре. Они сравнили реакцию на повреждение ПНС и поражение ЦНС в типе нейрона, называемом ганглием дорзального корешка, который соединяется как с ЦНС, так и с ПНС.
Они обнаружили, что эпигенетические механизмы лежат в основе этой способности к регенерации. Эпигенетические механизмы – это процессы, которые, не изменяя нашу ДНК, могут активировать или деактивировать гены в ответ на окружающую среду. Обычно они принимают форму химических реакций и, как было показано, контролируют влияние генов на такие заболевания, как рак и диабет. Однако это первая демонстрация специфического эпигенетического механизма, ответственного за регенерацию нервов.
Когда нервы повреждены в ПНС, поврежденные нервы посылают «ретроградные» сигналы обратно в тело клетки, чтобы включить эпигенетическую программу для инициирования роста нервов. Раньше было очень мало известно о механизме, который позволяет этому «включению» происходить.
Исследователи определили последовательность химических событий, которые приводят к «включению» программы, инициирующей отрастание нервов, и определили, что белок PCAF является центральным в этом процессе. Более того, когда они вводили PCAF мышам с повреждением их центральной нервной системы, наблюдалось значительное увеличение количества нервных волокон, которые снова выросли.