Наночастицы восстановили спинной мозг мышей после травмы

Ученые продемонстрировали стимулирующий эффект наночастиц для восстановления спинного мозга после травмы у мышей. Наночастицы снизили количество воспалительных клеток в месте повреждения, усилили рост новых нервных волокон и помогли мышам быстрее вернуть частичную подвижность нижних конечностей. Статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

При повреждении спинного мозга в зону травмы попадают клетки, отвечающие за врожденный иммунный ответ: нейтрофилы и моноциты. Они выделяют провоспалительные соединения, приводящие к увеличению проницаемости сосудов, формированию отека, а также гибели нейронов, разрушению миелиновой оболочки аксонов и нарушению их функционирования. В дальнейшем на месте воспаления образуется рубец, нарушающий работу органа. Основным средством остановки воспаления являются противовоспалительные препараты — например, глюкокортикоид метилпреднизолон, но он может вызвать серьезные побочные эффекты: сепсис, желудочно-кишечные кровотечения и тромбоэмболию.

Недавно было показано, что 500-нанометровые частицы из полилактида-ко-гликолида без какого-либо препарата, введенные в кровь животного, снижают количество нейтрофилов и моноцитов в месте воспаления и облегчают симптомы воспалительных заболеваний нервной системы. Вероятно, несущие отрицательный заряд наночастицы связываются с рецепторами клеток и перепрограммируют их.

Группа ученых под руководством Лонни Ши (Lonnie Shea) из Мичиганского университета исследовала действие этих наночастиц на процессы воспаления и восстановления после травматического повреждения спинного мозга у мышей in vivo. Они вырезали у животных участок спинного мозга, после чего в течение недели вводили им наночастицы. Через определенные временные промежутки авторы проаналиризировали распределение частиц в организме мыши и процесс воспаления на гистологическом уровне и по экспрессии генов.

Как и в предыдущих исследованиях, наночастицы снизили количество ассоциированных с воспалением нейтрофилов и моноцитов в месте повреждения. Они также повлияли на фенотип макрофагов, которые могут либо способствовать воспалению (М1), либо — регенерации (М2). В месте воспаления у мышей, которым вводили наночастицы, больше макрофагов экспрессировали маркеры, характерные для фенотипа М2. Через четыре недели после травмы у таких мышей сформировался рубец меньших размеров, чем в контрольной группе.

Наночастицы также положительно повлияли на рост аксонов и восстановление их миелиновой оболочки в месте повреждения. Уровень экспрессии генов, ассоциированных с регенерацией, в экспериментальной группе был выше, что коррелировало с восстановлением подвижности задних конечностей: спустя семь и больше дней после операции экспериментальные мыши набирали больше баллов в тесте на локомоцию. Таким образом, наночастицы снижают воспаление в месте повреждения и способствуют его заживлению.

Помимо традиционных противовоспалительных препаратов травмы спинного мозга можно лечить стволовыми клетками. Год назад мы писали о подтверждении безопасности введения в спинной мозг пациентов нейрональных стволовых клеток. А в феврале этого года в Японии одобрили тестирование лечения травм спинного мозга индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками.

Екатерина Харыбина