Исследователи из Cedars-Sinai обнаружили биологический механизм восстановления, который в перспективе может привести к новым способам лечения травм спинного мозга, инсульта и таких неврологических заболеваний, как рассеянный склероз. Результаты, опубликованные в журнале Nature, раскрывают неожиданную роль астроцитов — ключевых клеток поддержки центральной нервной системы.

Неожиданная роль астроцитов

Астроциты играют критически важную роль в ответе на заболевания и повреждения центральной нервной системы — головного и спинного мозга. Оказалось, что астроциты, находящиеся далеко от места повреждения, активно способствуют восстановлению спинного мозга. Исследование также выявило механизм, с помощью которого эти уникальные клетки сигнализируют иммунной системе о необходимости очистки тканей от обломков, образовавшихся в результате травмы — важного этапа заживления. Эти клетки получили название «астроциты, удалённые от очага поражения» (lesion-remote astrocytes, LRA), и среди них выделено несколько подтипов. Впервые учёные объяснили, как один из подтипов способен обнаруживать повреждение на расстоянии и реагировать так, чтобы способствовать восстановлению.

Как работает восстановление спинного мозга

Спинной мозг — это длинный пучок нервной ткани, идущий от мозга вниз по позвоночнику. Его внутренняя часть, серая материя, содержит тела нервных клеток и астроциты, а снаружи располагается белое вещество, состоящее из астроцитов и длинных нервных волокон, передающих сигналы между мозгом и телом. Астроциты поддерживают стабильную среду, необходимую для правильной передачи этих сигналов.

При травме спинного мозга нервные волокна разрываются, что может привести к параличу и потере чувствительности. Повреждённые волокна распадаются на обломки. В отличие от других тканей, где воспаление ограничено областью повреждения, в спинном мозге из-за протяжённости нервных волокон воспаление и повреждение могут распространяться далеко за пределы исходного очага.

Эксперименты и ключевые открытия

В экспериментах на мышах с травмами спинного мозга было установлено, что LRA играют ключевую роль в стимуляции восстановления. Получены убедительные данные, что аналогичный процесс происходит и в тканях спинного мозга человека.

Один из подтипов LRA вырабатывает белок CCN1, который посылает сигналы иммунным клеткам — микроглии. Микроглия выполняет функцию «уборщиков» в центральной нервной системе: после повреждения тканей она поглощает обломки нервных волокон, богатых жирами, которые могут вызывать у микроглии своеобразное «несварение». Эксперименты показали, что сигнал CCN1 от астроцитов заставляет микроглию менять свой метаболизм, чтобы эффективнее перерабатывать жиры.

Значение для восстановления и лечения

Улучшенное удаление обломков может объяснять, почему у некоторых пациентов наблюдается частичное, спонтанное восстановление после травмы спинного мозга. Когда исследователи устраняли CCN1, вырабатываемый астроцитами, заживление значительно ухудшалось: микроглия поглощала обломки, но не могла их переварить, что приводило к скоплению микроглии, заполненной обломками, усиливая воспаление и ухудшая восстановление тканей.

Аналогичный процесс, связанный с CCN1, был обнаружен и при изучении образцов спинного мозга людей с рассеянным склерозом. Это говорит о том, что базовые принципы восстановления могут быть применимы как к травмам мозга, так и спинного мозга.

Перспективы и дальнейшие исследования

Роль астроцитов в заживлении центральной нервной системы до сих пор изучена недостаточно. Новые данные свидетельствуют, что астроциты, удалённые от очага поражения, способны ограничивать хроническое воспаление, способствовать функционально значимой регенерации и улучшать неврологическое восстановление после травм и заболеваний мозга и спинного мозга.

В настоящее время ведутся работы по разработке стратегий, использующих путь CCN1 для улучшения восстановления спинного мозга. Также исследуется, как CCN1, вырабатываемый астроцитами, может влиять на воспалительные нейродегенеративные заболевания и процессы старения.