Совместное действие молекулярных и зрительных стимулов помогает клеткам сетчатки восстановить контакт с мозгом.
Наша нервная система делится на центральную (головной мозг и спинной мозг) и периферическую (нервы, которые тянутся от головного и спинного мозга к внутренним органам и частям тела). И если периферические нервы в случае повреждения могут регенерировать, то у центральных нервных путей такой способности, к сожалению, почти нет: так, все мы знаем, что спинной мозг после повреждений восстанавливается крайне медленно, если вообще восстанавливается.
Сигналы в нервных цепочках бегут по нейронным отросткам, и в случае травмы рвутся самые длинные из них, аксоны, собранные в нервные пучки. Нервные клетки могли бы восстановить свои аксоны, но им мешают и недостаток белковых ростовых факторов, и формирование в месте повреждения защитного рубца, который препятствует росту нейронных отростков, и ряд других причин. (На всякий случай уточним, что тут речь идёт не о появлении полностью новых нейронов, а том, чтобы прежние клетки заново отрастили свои аксоны.)
Нейробиологи предприняли много попыток хоть как-то активировать восстановление центральных нервов: так, в опытах на мышах удалось «протянуть» аксоны повреждённого зрительного нерва с помощью стимулирующих химических сигналов, одновременно устраняя белки, которые подавляли восстановительный процесс. Успех каждый раз был весьма умеренный: растущие отростки нейронов, во-первых, не всегда дорастали до конца, а во-вторых, соединялись с неправильными напарниками, так что животные оставались незрячими.
Однако в новой статье в Nature Neuroscience Эндрю Хаберман (Andrew Huberman) из Стэнфорда и его коллеги из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Гарварда пишут, что зрительный нерв можно восстановить, если химические стимулы использовать в комплексе с визуальными.
Как известно, зрительный нерв, выходящий из глаза, образован отростками ганглионарных клеток сетчатки. Каждая из них воспринимает сигналы от множества фоторецепторов – палочек и колбочек. Суммарный сигнал, собранный ганглионарной клеткой, отправляется по её аксону в мозг.
Картина осложняется тем, что ганглионарных клеток существует несколько типов, каждый со своей специализацией: какие-то фиксируют движение, какие-то ловят только какой-то определённый цвет, и т. д. Можно себе представить, насколько разнообразны отдельные провода-«аксоны», составляющие «кабель» зрительного нерва – и ведь провода эти должны прийти в итоге в определённые зоны мозгового зрительного анализатора.
Теперь представим, что зрительный нерв повреждён, и перед нами стоит задача восстановить разорванное соединение: тут требуется не только понудить отростки ганглионарных клеток к росту, но и сделать так, чтобы по ту сторону повреждения каждый тип нейронного «провода» сформировал правильный контакт.
Заставить клетки нарастить аксоны можно с помощью специального белка, запускающего соответствующий ростовый сигнал. Сигнал этот в центральномозговых нервах быстро угасает, но исследователи модифицировали мышей так, чтобы стимулирующие белки у животных работали постоянно, а заодно вводили в их ганглионарные клетки сетчатки гены флуоресцентных белков, чтобы можно было следить за их ростом. Затем у мышей хирургическим путём повреждали зрительный нерв, и смотрели, что получится. Отростки клеток, как и ожидалось, росли, но полностью восстановиться не могли.
Другой группе мышей тоже портили зрительный нерв, но при том их никакими молекулярными стимуляторами не снабжали – рост аксонов у них пытались вызвать чисто зрительным стимулом, с помощью высококонтрастных картинок, которые мышам показывали в течение нескольких недель. Какой-то эффект был, но опять же не слишком большой – полностью восстановить зрительную «нервную проводку» таким манером было невозможно.
А вот когда оба способа, молекулярной и зрительной стимуляции, объединяли, то отростки ганглионарных клеток прорастали намного дальше и мало того, что достигали зоны перекреста зрительных нервов, но и находили нужный контакт для передачи своего сигнала.
К мышам возвращалось зрение, хотя, конечно, далеко не полностью; по словам авторов работы, это можно сравнить с тем, как полностью слепой человек вдруг смог сам передвигаться по комнате, обходя стол, шкаф и другие крупные предметы. (Что до мышей, то они, например, явно видели, как к ним приближается большой тёмный круг, и прятались, как если бы им угрожал пернатый хищник.)
Смысл полученных результатов здесь вовсе не в том, чтобы на их основе сделать какой-нибудь клинический терапевтический метод: для молекулярной стимуляции авторы работы использовали генную инженерию, которую в таком виде вряд ли можно применять на людях.
Главное здесь в другом – как оказалось, нервы центральной нервной системы всё-таки можно побудить к восстановлению, несмотря на то, что сам по себе они к этому совсем не склонны. Вряд ли зрительный нерв представляет собой тут что-то уникальное, и, возможно, похожим образом можно усилить и регенеративные способности спинномозговых проводящих путей – если только найти для них удачную комбинацию разнородных стимулов.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение