Израильские исследователи разработали метод лечения, который может уменьшить паралич после травмы спинного мозга
Исследователи разработали новый подход к лечению травм спинного мозга, который может дать надежду миллионам людей во всем мире, страдающим от длительных и иногда необратимых нарушений в результате таких травм. В исследовании представлен подход, который значительно уменьшает повреждение нервных клеток после травмы и даже улучшает подвижность.
Лечение, проводимое внутривенно в первые часы после травмы, призвано остановить цепную реакцию, вызывающую вторичное повреждение нервных клеток.
В эксперименте на животных было зафиксировано значительное улучшение двигательной активности, но исследователи подчеркивают: путь к клиническим испытаниям на людях еще впереди.
Исследование проводилось под руководством доктора Анжелы Рубен с факультета медицинских и медико-санитарных наук Тель-Авивского университета совместно с доктором Йоной Гольдшмидт и исследователями Йосефом Левиным, Розмари Лавендер, Александром Якобчуком, Евгением Баниасом и Рут Белотовской. Результаты были опубликованы в феврале прошлого года в научном журнале Inflammation and Regeneration ( Воспаление и регенерация).
Из друга во врага
Как объясняют исследователи, одной из главных проблем после травмы спинного мозга является процесс, начинающийся в течение нескольких минут после травмы: накопление глутамата, одного из существенных факторов повреждения при этом типе травмы.
Глутамат — наиболее распространенный возбуждающий нейромедиатор в центральной нервной системе, включая спинной мозг. В нормальных условиях он играет жизненно важную роль в передаче сигналов между нервными клетками, а также в процессах обучения и памяти.
Однако при травме спинного мозга глутамат из друга превращается во врага — это одна из главных причин вторичного повреждения, которое может быть необратимым. Сразу после первоначальной травмы спинного мозга происходит резкое увеличение концентрации глутамата вне клеток. Резкий скачок является результатом механического повреждения нервных клеток, что заставляет их немедленно высвобождать накопленный в них глутамат. В то же время повреждаются механизмы всасывания, которые должны возвращать глутамат в нервные клетки, поэтому он не выводится должным образом.
Избыток глутамата приводит к разрушительной цепной реакции: он вызывает чрезмерную активность рецепторов в соседних клетках, неконтролируемый приток кальция в клетки и активацию разрушительных ферментов. Этот процесс приводит к гибели нервных клеток и поддерживающих клеток, глиальных клеток, которые не были непосредственно повреждены при травме. Таким образом, область повреждения расширяется и углубляется, а тяжесть паралича может увеличиться. Накопление глутамата, которое также способствует воспалительным и окислительным процессам, повреждает сами ткани и со временем приводит к их рубцеванию.
До сих пор не найдено эффективного лечения, способного остановить этот процесс и уменьшить обширные повреждения тканей. Новый подход, предложенный исследователями, основан на удалении избытка глутамата из организма через кровоток в первые часы после травмы. Для этого они используют ферменты печени, содержащиеся в крови.
«Эти ферменты превращают молекулы глутамата во что-то другое — они расщепляют их на две другие молекулы, но временно. Снижение концентрации глутамата в крови влияет на уровень глутамата в мозге, который из-за этого снижения стремится ввести глутамат в кровоток. Это также приводит к снижению уровня глутамата в нервных клетках», — объясняет Рубен.
«Мы фактически использовали основной физический принцип, известный как градиент концентрации. В нормальных условиях концентрация глутамата в крови выше, чем в мозге. Эти различия поддерживаются благодаря существованию гематоэнцефалического барьера — одностороннего барьера, предназначенного для защиты мозга. Как только концентрация глутамата в крови снижается ниже его концентрации в мозге, начинает действовать принцип градиента концентрации: молекулы глутамата поступают из мозга в кровоток. Это позволяет снизить его негативное воздействие на нервную систему и спинной мозг».
«Снизив избыток глутамата, мы смогли защитить нервные клетки и значительно улучшить их функцию. Это означает потенциальную возможность остановить цепную реакцию, ведущую к ухудшению состояния пациентов, тем самым сохранив нервную функцию, которая в противном случае была бы утрачена».
Доктор Анжела Рубен, руководитель исследования.
Ограниченный временной промежуток для вмешательства.
В экспериментах на животных новое лечение позволило резко снизить уровень глутамата, уменьшить воспаление и разрушение нервных клеток, а также сохранить структуру нервной ткани. Однако наиболее поразительным результатом является функциональный исход: у мышей, получавших лечение, наблюдалось значительное улучшение способности к ходьбе и передвижению в течение первых двух дней после травмы. Через два месяца после лечения животные, получавшие лечение, достигли двигательной функции примерно на 80 процентов от нормальной, по сравнению с примерно 20 процентами в контрольной группе, не получавшей лечения.
Еще один важный вывод исследования касается временного окна, в течение которого лечение эффективно. Исследователи обнаружили, что его эффективность сохраняется только при применении в течение восьми часов после травмы.
Другими словами, это действие должно быть выполнено быстро и включено в протокол лечения неотложных медицинских состояний, связанных с травматическим повреждением спинного мозга.
Поскольку лечение проводится путем простой внутривенной инъекции, предполагается, что в будущем бригады скорой медицинской помощи будут оснащены терапевтическим препаратом и смогут использовать его в первые минуты после травмы.
«Наше ключевое открытие показывает, что можно вмешаться в процесс повреждения, происходящий непосредственно после травмы, а не просто пытаться справиться с его последствиями задним числом. Снизив избыток глутамата, мы смогли защитить нервные клетки и значительно улучшить их функцию в доклинических моделях», — говорит Рубен. «Это означает потенциальную возможность остановить цепную реакцию, ведущую к ухудшению состояния пациентов, тем самым сохранив нервную функцию, которая в противном случае была бы утрачена».
По словам Гольдшмидта, эксперта по лечению и реабилитации после травм спинного мозга: «Это новое направление, которое в будущем может изменить подход к лечению не только травм спинного мозга, но и других травм головного мозга, таких как инсульт или черепно-мозговая травма. Новый метод лечения значительно уменьшит повреждения и, следовательно, позволит в будущем проводить гораздо более успешную реабилитацию».
Теперь исследователи надеются перейти к этапу клинических испытаний на людях с целью сделать разработанное средство доступным и способным значительно улучшить качество жизни пациентов. Компания Ramot, занимающаяся коммерциализацией технологий при Тель-Авивском университете, уже создала компанию, занимающуюся исследованиями, основанными на технологии, которая призвана переосмыслить лечение неврологических травм: простое внутривенное лечение с относительно широким терапевтическим окном, которое потенциально может значительно изменить лечение травм спинного мозга и черепно-мозговых травм (ЧМТ), уменьшить инвалидность, улучшить качество жизни пациентов и снизить затраты для систем здравоохранения.
«Если нам удастся воспроизвести результаты на людях, это может действительно изменить подход к лечению травм спинного мозга и других неврологических заболеваний», — говорит Рубен. «В сочетании с передовым медицинским реабилитационным оборудованием, которое недавно появилось в клиниках, в будущем мы можем увидеть реальность, когда травмы спинного мозга больше не будут приводить к необходимости использования инвалидной коляски»
Перевод с иврита