Целенаправленная регенерация аксонов восстановила ходьбу у парализованных мышей
У животных был полностью прерван нижний грудной отдел спинного мозга
Швейцарским и американским исследователям удалось восстановить способность ходить у мышей после полного пересечения спинного мозга в нижнем грудном отделе. Для этого они прицельно направили регенерацию поврежденных аксонов грудных нейронов в поясничную область, куда они шли до травмы. Отчет о работе опубликован в журнале Science.
Современные экспериментальные методы, такие как реактивация латентных программ роста нейронов, введение факторов роста, пересадка клеток-предшественниц нервной ткани и другие, позволяют добиться значимой регенерации поврежденных аксонов в центральной нервной системе. Однако, несмотря на рост аксонов, восстановления утраченных функций — к примеру, двигательных — при этом не происходит.
В поясничном отделе спинного мозга находятся субпопуляции нейронов, задействованных в ходьбе. При синдроме Броун-Секара (пересечении половины спинного мозга справа или слева) эти нейроны лишаются сигналов из головного мозга, из-за чего нога на пораженной стороне практически утрачивает подвижность. Тем не менее у людей и модельных животных можно восстановить ходьбу после подобных повреждений в нижнем грудном отделе спинного мозга, хотя не настолько слаженную и уверенную, как до них. За это отвечают нейронные популяции в среднем грудном отделе, которым, несмотря на временной и пространственный разрыв с поясничными нейронами, удается передать им достаточное для билатеральной ходьбы количество сигналов по неповрежденной стороне. Если уничтожить эти грудные нейроны в здоровом организме, на ходьбе это не скажется, однако в случае травмы спинного мозга ее восстановления не произойдет.
Чтобы выяснить, какие нейроны дают проекцию на поясничный отдел спинного мозга, Джордан Скуайр (Jordan Squair) из Швейцарского федерального технического института совместно с коллегами из США и Швейцарии вводил в этот отдел позвоночника здоровым мышам флуоресцентно помеченный белок ядерной оболочки KASH на вирусном векторе. Это позволило визуализировать ядра искомых нейронов по всей нервной системе и отсортировать субпопуляции нейронов по их проекциям.
После этого исследователи провели полнотранскриптомный анализ одиночных ядер 122 нейронов среднего грудного отдела спинного мозга с флуоресцентными метками (то есть проецирующихся в поясничный отдел) и 2823 нейрона из того же отдела без них. Кластеризация полученных данных позволила выделить 28 нейронных субпопуляций. Большинство флуоресцирующих нейронов принадлежало к одной вентральной субпопуляции (Hoxa7). Они экспрессировали фактор транскрипции Vsx2 (он характеризует отдельный подтип нервных клеток, происходящих из V2a и участвующих в контроле хватания и ходьбы) и маркер дальнего проецирования Zfhx3. Эти нейроны были названы SCVsx2::Hoxa7::Zfhx3→lumbar. Сравнение транскриптомов одиночных ядер грудных нейронов у здоровых мышей и восстановивших ходьбу после одностороннего пересечения спинного мозга показало, что наибольший ответ у последних демонстрируют именно SCVsx2::Hoxa7::Zfhx3→lumbar. Он был связан с усилением роста дендритных шипиков, потенциацией синапсов и реорганизацией актинового цитоскелета, что говорит в пользу их участия в процессах восстановления. Анализ коннектома этих нейронов подтвердил, что у них есть анатомическая возможность передачи супраспинальных сигналов через место неполного пересечения спинного мозга к поясничному отделу.
Чтобы проверить способность SCVsx2::Hoxa7::Zfhx3→lumbar регенерировать аксоны после полного разрыва спинного мозга мыши, исследователи воспользовались разработанной ими ранее методикой. Во-первых, она включает реактивацию потенциала роста в нейронах выше места повреждения путем экспрессии в них остеопонтина (Spp1), инсулиноподобного фактора роста 1 (Igf1) и цилиарного нейротрофического фактора (Cntf), введенных на вирусном векторе (AAV-OIC). Во-вторых — индукцию формирования субстрата, поддерживающего рост аксонов, в месте повреждения путем отсроченной доставки в него фактора роста фибробластов 2 (FGF2) и эпидермального фактора роста (EGF). И, в-третьих — создание депо глиального нейротрофического фактора (GDNF) ниже места повреждения в качестве хемоаттрактанта, рецепторы к которому Gfra1 и Ret экспрессируют SCVsx2::Hoxa7::Zfhx3→lumbar. После этих манипуляций регенерация аксонов произошла, но остановилась на один сегмент ниже повреждения. Доставка большого числа копий GDNF в поясничный отдел спинного мозга смогла обеспечить прорастание туда восстановленных аксонов искомых нейронов.
Одновременно с прорастанием аксонов в поясничный отдел — примерно на третью—четвертую неделю с момента полного разрыва спинного мозга — у мышей начинали восстанавливаться движения задних конечностей. Заключительный анализ проводили на восьмую неделю. 27 из 30 мышей начали ходить, но не как здоровые, а как животные, у которых ходьба восстановилась после неполного разрыва спинного мозга. Дополнительные исследования с применением абляции и хемогенетического управления нейронами показали, что за такое восстановление двигательных функций отвечает именно регенерация проекций SCVsx2::Hoxa7::Zfhx3→lumbar на их естественную мишень в поясничном отделе.
Таким образом, достичь клинически значимого восстановление функций после повреждения спинного мозга может помочь комбинация трех принципов. Это идентификация и регенерация аксонов функционально релевантных нейронных популяций, выяснение требований для реактивации нейронспецифичных программ роста и идентификация хемоаттрактантов, способных провести аксоны ниже места повреждения к их естественным мишеням, заключают авторы работы.
В мае 2023 года исследователи из Великобритании, США, Франции и Швейцарии представили нейроинтерфейс для передачи сигналов через поврежденную область спинного мозга. Двигательные функции у пациента с этим устройством восстановились настолько хорошо, что он смог преодолеть лестницу.
Это показал общенациональный норвежский анализ за 10 лет
Норвежские исследователи на популяционном уровне сравнили эффективность различных препаратов для профилактики приступов мигрени. Они пришли к выводу, что симвастатин, антитела к связанному с геном кальцитонина пептиду и амитриптилин достоверно снижают частоту приема триптанов по поводу острого приступа заболевания и в этом отношении более эффективны, чем бета-адреноблокаторы. Отчет о работе опубликован в European Journal of Neurology. Мигренью страдают более миллиарда жителей Земли, она входит в число самых частых причин нетрудоспособности, ежегодно приступы этого заболевания случаются у 18 процентов женщин и шесть процентов мужчин. При хронической форме пациенты испытывают головную боль не менее 15 дней в течение месяца, из них как минимум восемь дней — с мигренозными характеристиками. Для профилактики приступов назначают различные препараты, которые уменьшают их частоту, продолжительность и интенсивность. По оценкам, подобные лекарства могли бы улучшить состояние почти 40 процентов пациентов с эпизодической мигренью и почти всех с хронической, однако лишь 3–13 процентов пользуются ими, что свидетельствует о низкой приверженности к лечению. Одной из причин этого может быть существенная разница в эффективности препаратов, при этом сравнительных данных по ним в масштабах популяции относительно мало. Сотрудники консалтинговой компании Oslo Economics, фармкомпании Novartis Norge и Университетской больницы Осло под руководством Марте Бьорк (Marte Bjørk) из Бергенского университета воспользовались данными общенационального норвежского регистра врачебных назначений за 2010–2020 годы и провели когортное исследование приверженности к лечению и эффективности различных рецептурных лекарственных средств для профилактики мигрени. Они рассмотрели следующие рекомендованные или часто назначаемые по этому показанию в стране препараты: бета-адреноблокаторы пропранолол и метопролол;антагонист ангиотензиновых АТ1-рецепторов кандесартан;ингибитор ангиотензинпревращающего фермента лизиноприл;альфа2-адреномиметик клонидин (как и предыдущие три пункта — антигипертензивное средство);противосудорожный препарат топирамат;гиполипидемическое средство симвастатин;трициклический антидепрессант амитриптилин;моноклональные тела (MAB) к связанному с геном кальцитонина пептиду (CGRP) или его рецептору эренумаб, фреманезумаб и галканезумаб, специально разработанные для профилактики мигрени;препараты ботулотоксина А, подавляющие болевые нервные импульсы. Все перечисленные средства, кроме CGRP-MAB и ботулотоксина влияют на механизмы развития мигрени в силу своих плейотропных эффектов. CGRP-MAB и ботулотоксин вводят инъекционно, остальные принимают внутрь. Приверженность к лечению рассчитывали методом Каплана — Мейера и сравнивали путем коксовской регрессии с поправкой на ковариаты. Эффективность препаратов оценивали по снижению потребности в приеме триптанов (агонистов серотониновых 5-HT1-рецепторов) для купирования приступов мигрени и сравнивали их методом логистической регрессии с бета-адреноблокаторами (хорошо изученными и наиболее часто прописываемыми в Норвегии по этому показанию препаратами). Всего в анализ вошли более 104 тысяч пациентов с мигренью (средний возраст 44,6 года; 78,7 процента — женщины). По сравнению с бета-адреноблокаторами, с наименьшей вероятностью пациенты прекращали лечение препаратами ботулотоксина А (HR 0,43) и CGRP-MAB (HR 0,63); с наибольшей — клонидином (HR 2,95) и топираматом (HR 1,34). Наиболее клинически значимого снижения потребления триптанов за первые 90 дней лечения достигали принимавшие симвастатин (OR 1,28), CGRP-MAB (OR 1,23) и амитриптилин (OR 1,13). Таким образом, наилучший эффект производили симвастатин, CGRP-MAB и амитриптилин, а наименее эффективными оказались клонидин и топирамат. Комментируя полученные результаты, Бьорк подчеркнула, что некоторые давно известные и относительно дешевые препараты продемонстрировали эффективность, сопоставимую с новыми дорогостоящими лекарствами, что имеет большое значение как для пациентов, так и для системы здравоохранения. Следует отметить, что наиболее современные препараты для профилактики и лечения мигрени — низкомолекулярные антагонисты рецепторов CGRP (гепанты) — начали входить в клиническую практику в 2021–2022 годах и в это исследование не попали. В 2020 году американские исследователи сообщили об успехе пилотных клинических испытаний психоделика псилоцибина для лечения мигрени. В следующем году их соотечественники показали, что уменьшить продолжительность головной боли при этом заболевании может диета с высоким содержанием омега-3 полиненасыщенных жирных кислот. Еще год спустя появились данные европейского анализа генетических ассоциаций более чем у ста тысяч человек, который подтвердил смешанную нейрососудистую природу мигрени.
