Поврежденный глазной нерв удалось заставить регенерировать. На очереди спинной мозг — Naked Science
10 минут
Василий Парфенов
4

Поврежденный глазной нерв удалось заставить регенерировать. На очереди спинной мозг

У расхожего мифа о том, что нервные клетки не восстанавливаются, есть вполне научные истоки. Нейроны могут регенерировать, но делают это плохо и медленно, особенно если речь идет о центральной нервной системе (ЦНС). Однако ученым удалось найти способ исправить этот недостаток. В лабораторных условиях глазному нерву крысы при помощи белка протрудина вернули способность к самовосстановлению.

Поврежденный глазной нерв крысы удалось заставить регенерировать
©Pixabay

Тела высших млекопитающих демонстрируют потрясающие способности к компенсации травм. Многие органы способны брать на себя часть функции поврежденных, а ткани — регенерировать. Но есть одна система организма, нарушение работы которой приносит, пожалуй, больше всего неудобств. Лишившиеся руки, ноги или почки люди через некоторое время и вовсе забывают о том, что они у них были. Полной жизнью, с некоторыми ограничениями, конечно, получается жить и без них.

А вот потеря возможности управлять конечностями при их внешней сохранности существенно снижает качество жизни. Часть тела, вроде, есть, а толку от нее почти нет. Что уж говорить про центральную нервную систему и мозг — фактически, эти сложнейшие структуры полностью определяют нашу личность. Малейшие травмы ЦНС катастрофически сказываются на качестве жизни. И как назло, составляющие ее нейроны очень с большим трудом способны защищаться от повреждений или восстанавливаться после них.

При этом их «коллеги» из периферической нервной системы подвержены этому недостатку в меньшей степени. Нарушения в целостности нейронов конечностей или внутренних органов относительно быстро заживают. В некоторых случаях удается полностью восстановить поврежденные нервные пути или буквально простимулировать рост новых. Что удивительнее всего, незрелые нейроны (в том числе в ЦНС), в начале своего развития тоже обладают хорошо развитой способностью к регенерации. Просто они теряют ее с возрастом.

Ученые из Кембриджского университета вместе с коллегами из США и Швеции нашли один из механизмов, приводящих к этим изменениям. Научная работа с описанием их умозаключений и экспериментов была опубликована в рецензируемом журнале Nature Communications.

Сравнение регенеративных способностей нейронов при повышении в них выработки обычного протрудина, генно-модифицированного (phosphomimetic) и в без каких-либо манипуляций с его выработкой (control)
Сравнение регенеративных способностей нейронов при повышении в них выработки обычного протрудина, генно-модифицированного (phosphomimetic) и в без каких-либо манипуляций с его выработкой (control) ©Petrova, V., Pearson, C.S., Ching, J. et al. Protrudin functions from the endoplasmic reticulum to support axon regeneration in the adult CNS. Nat Commun 11, 5614 (2020)

Между зрелыми и незрелыми нейронами, а также клетками ЦНС и периферической нервной системы было найдено важное отличие. В развивающихся нейронах больше всего белка протрудина, в клетках периферической нервной системы его значительно меньше, а в ЦНС он и вовсе почти не вырабатывается. При этом, как смогли установить биологи, это соединение играет наиважнейшую роль в способности нервных клеток сопротивляться физическим повреждениям.

Разработав механизм повышения экспрессии протрудина в нейронах, ученые проверили, можно ли его применить к живым клеткам. Для этого в чашке петри на питательной подложке высадили нейроны глазного нерва крысы. В них активировали выработку «защитного» белка и затем лазером перерубили аксоны. Всего за 14 часов поврежденная нервная клетка, в которой была значительно увеличена выработка протрудина, смогла заметно восстановить свой отросток. Тогда как контрольный, «обычный» нейрон, рост и восстановление демонстрировал с гораздо меньшей скоростью.

Эксперименты провели и на живых крысах. Качество восстановления глазного нерва оценить уже было не так просто, а вот устойчивость клеток к внешним воздействиям — легко. Спустя две недели после введения РНК, которая стимулирует выработку протрудина, под сетчатку мышей с поврежденным глазным нервом, их усыпили. И вырезали изучаемые органы — глазной нерв и саму сетчатку. Оказалось, что по сравнению с контрольной группой, у этих животных количество здоровых клеток было больше. Восстановились ли функции нерва — не проверялось.

Отдельно стоит отметить, что протрудин показал эффективность и в сохранении жизнеспособности нервных клеток. Те нейроны, в которых его выработка была простимулирована, вне тела жили на день больше, чем обычно.

В норме этот белок является важной частью эндоплазматического ретикулума. Данный органоид выполняет массу функций внутри клетки: способствует синтезу белков, переносит их и продукты синтеза по клетке, а также накапливает множество жизненно необходимых биологически активных молекул. Почему у зрелых нейронов закрепилась мутация, ограничивающая выработку протрудина — до конца неясно.

Повышение выработки протрудина приводит к резкому росту эндоплазматического ретикулума
Повышение выработки протрудина приводит к резкому росту эндоплазматического ретикулума (яркие участки). Это способствует регенеративным и защитным функциям нейронов ©Petrova, V., Pearson, C.S., Ching, J. et al. Protrudin functions from the endoplasmic reticulum to support axon regeneration in the adult CNS. Nat Commun 11, 5614 (2020)

Однако сделанное учеными Кембриджского университета открытие может привести к совершенно новому направлению в медицине. Пока что генная терапия имеет очень ограниченное применение на человеке, но это временно. В перспективе для восстановления поврежденных нервов не нужно будет прибегать к сложнейшим микрохирургическим операциям и длительной терапии. Будет достаточно одного-двух уколов непосредственно в области травмы.

Свою следующую научную работу авторы вышеописанной публикации собираются посвятить восстановлению спинного мозга. Возможно, открытый ими механизм покажет свою эффективность не только для глазного нерва, а для всей нервной системы. Тогда протрудин имеет все шансы стать основой лекарств-нейропротекторов широкого спектра действия.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 20:00
10 минут
Мария Азарова

Ученые провели анализ по 353 профессиям и оценили, насколько различия в статусе потребления алкоголя можно объяснить родом занятий.

Вчера, 20:51
7 минут
Василий Парфенов

Чем больше на Земле ледников, тем меньше в океанах планеты воды — эта вполне логичная мысль, однако, не имела подтверждения в данных о последней ледниковой эпохе. Сведения об уровне Мирового океана не совпадают с моделями оледенения. Международная команда специалистов по палеоклиматологии смогла разрешить этот парадокс. Правда, теперь придется пересмотреть некоторые важные методы изотопного анализа кернов осадочных пород.

2 часа назад
4 минуты
Сергей Васильев

Моделирование показало, что Фобос и Деймос могли появиться пару миллиардов лет назад, в результате гибели древнего спутника Марса.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

Позавчера, 09:49
4 минуты
Виктория Сафронова

Звук — шум от передвижения марсохода — записан одним из его микрофонов.

22 февраля
5 минут
Илья Ведмеденко

Новое видео демонстрирует использование новейшего российского разведывательно-ударного БПЛА «Орион» на территории Сирии. Ранее этот комплекс приняли на вооружение.

27 января
6 минут
Василий Парфенов

Интересным наблюдением поделились сотрудники Чернобыльского радиационно-экологического биосферного заповедника. Они уже более трех лет следят за жизнью стада одичавших коров, поведение которого сильно отличается от того, что можно наблюдать у домашних сельскохозяйственных животных.

2 февраля
44 минуты
Александр Березин

В научном журнале The Lancet появились итоги клинических испытаний «Спутника-V», и на первый взгляд эта публикация — триумф. Российская вакцина показала эффективность выше, чем у Pfizer и Moderna. Увы, на этом хорошие новости закончились. Плохих две.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

[miniorange_social_login]

Комментарии

4 Комментария

Серёжа Молодец
09.11.2020
-
0
+
Слышал от врача о мертвом зрительном нерве, интересно, это и есть тот самый "поврежденный"...
    Семен Курсаков
    09.11.2020
    -
    0
    +
    Может быть. Обычно при глаукоме давление глаза повреждает зрит нерв. Иногда полностью раздавливает, иногда частично. Глаукома молодеет как болезнь.
    +
      ещё комментарии
      Asmite Qielee
      09.11.2020
      -
      0
      +
      Разве глаукома не отслоение сетчатки? Но болезнь страшная, да.
        Семен Курсаков
        10.11.2020
        -
        0
        +
        Нет, отслоение сетчатки это другое, его уже давно лечат, приваривают. Правда, не всегда держится эта приварка. Но большинство вылечиваются. При отслоении сетчатки молнии в глазах. При глаукоме ощущение набухания глаза, давление, но не всегда. Иногда вообще никаких симптомов. Проверяйте регулярно полностью глаза, сейчас это недорого, хотя бы раз в 1-2 года, даже по самому крутому разряду это обойдется в 50 USD, не более.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: