Post navigation

Знайдено молекулу, яка здатна відновити ушкоджені клітини зорового нерва

 

Травматичне ураження головного, спинного мозку та зорового нерва, що належать до центральної нервової системи (ЦНС), є основною причиною інвалідності та другою за значимістю причиною смерті у всьому світі. Травми ЦНС часто призводять до катастрофічної втрати сенсорних, моторних і зорових функцій, що є найскладнішою проблемою, з якою стикаються лікарі та дослідники.

Нейробіологи з Міського університету Гонконгу (CityU) нещодавно ідентифікували та продемонстрували невелику молекулу, яка може ефективно стимулювати регенерацію нервів і відновлювати зорові функції після пошкодження зорового нерва, що дає велику надію пацієнтам із втратою зору, пов’язаною з глаукомою.

«На даний момент не існує ефективного лікування травматичних ушкоджень ЦНС, тому є нагальна потреба в потенційному препараті, який би сприяв відновленню ЦНС і, в кінцевому підсумку, досягав повного відновлення функцій, таких як зір, у пацієнтів», — сказав доктор Едді Ма Чі-хім, заступник керівника і доцент кафедри неврології, а також директор підрозділу лабораторних досліджень на тваринах CityU, який керував дослідженням.

 

Посилення динаміки та рухливості мітохондрій є ключовим для успішної регенерації аксонів

Аксони, які є структурою, подібною до кабелю, що тягнеться від нейронів (нервових клітин), відповідають за передачу сигналів між нейронами та від мозку до м’язів і залоз. Першим кроком для успішної регенерації аксонів є формування конусів активного росту та активація програми відростання, що включає синтез і транспортування матеріалів для відростання аксонів. Усі ці процеси вимагають енергії, які потребують активного транспортування мітохондрій (електростанції клітини) до пошкоджених аксонів на дистальному кінці.

Тому пошкоджені нейрони стикаються з особливими проблемами, які вимагають транспортування мітохондрій на великі відстані від соми (тіла клітини) до дистальних регенеруючих аксонів, де мітохондрії аксонів у дорослих людей переважно малорухливі, а локальне споживання енергії є критичним для регенерації нервових закінчень.

M1 індукує тривалу регенерацію аксона, яка досягає зорового перехрестя через чотири тижні після ущемлення зорового нерва (нижче).

У мишей, які отримували носій, практично не спостерігалося відновлення аксонів (угорі). Авторство: Au, N. et al. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2121273119

Дослідницька група під керівництвом доктора Ма ідентифікувала терапевтичну малу молекулу M1, яка може посилити злиття та рухливість мітохондрій, що призводить до стійкої регенерації аксона на великій відстані. Регенеровані аксони викликали нервову активність у цільових областях мозку та відновлювали зорові функції протягом чотирьох-шести тижнів після пошкодження зорового нерва у мишей, які отримували M1.

 

Мала молекула M1 сприяє динаміці мітохондрій і підтримує регенерацію аксонів на великій відстані

«Фоторецептори в очах [сітківці] передають візуальну інформацію до нейронів сітківки. Щоб полегшити відновлення зорової функції після травми, аксони нейронів повинні регенерувати вздовж усього зорового нерва і передавати нервові імпульси до зорових центрів у для обробки та формування зображень», – пояснив доктор Ма.

Щоб дослідити, чи може M1 сприяти регенерації аксона на великій відстані після травм ЦНС, дослідницька група оцінила ступінь регенерації аксона у мишей, які отримували M1, через чотири тижні після травми. Вражаючим є те, що більшість регенеруючих аксонів мишей, які отримували M1, досягали 4 мм дистально від місця ушкодження (тобто біля перехрестя зорового нерва), тоді як у контрольних мишей, які отримували носій, регенеруючих аксонів не було виявлено. У мишей, які отримували M1, виживання гангліонарних клітин сітківки (RGC, нейронів, які передають візуальні стимули від ока до мозку) значно збільшилося з 19% до 33% через чотири тижні після пошкодження зорового нерва.

«Це вказує на те, що лікування M1 підтримує регенерацію аксонів на великій відстані від перехрестя зорового нерва, тобто посередині між очима та цільовою областю мозку, до кількох підкіркових зорових центрів у мозку. Регенеровані аксони викликають нервову активність у цільових областях мозку та відновлюють зорові функції після лікування M1″, – додав доктор Ма.

 

Через шість тижнів після ущемлення зорового нерва було проведено поведінковий тест на зоровий стимул. Неушкоджені миші з нормальним зором відразу ж завмерли і втекли під укриття (ліворуч вгорі). Вражаюче те, що половина мишей, які отримували M1 (внизу ліворуч), відповіли на навислі подразники швидким заморожуванням і хованням, і до 67% мали таку ж відповідь (внизу праворуч) з придушенням Pten (Pten відомий як регенераціє-асоційований ген для регуляції швидкості росту клітин). Однак ці візуально викликані захисні реакції не були поміченими у мишей, які отримували носій препарату (угорі праворуч). Авторство: Праці Національної академії наук (2022). DOI: 10.1073/pnas.2121273119

Лікування М1 відновлює функції зору

Щоб глибше дослідити, чи може лікування M1 відновити зорову функцію, дослідницька група провела тест зіничного рефлексу мишей, які отримували M1, через шість тижнів після пошкодження зорового нерва. Вони виявили, що пошкоджені очі мишей, які отримували M1, відновили реакцію звуження зіниці при світловому стимулі синього спектра до рівня неушкодженого ока. Це свідчить про те, що лікування M1 може відновити реакцію звуження зіниці після травм зорового нерва.

Крім того, дослідницька група оцінила реакцію мишей на подразник, який насувається — візуально стимульовану вроджену захисну реакцію, спрямовану на уникнення хижаків. Мишей поміщали у відкриту камеру з укриттям у формі трикутної призми та чорним колом, що швидко розширювалось над головою, виконуючи роль загрозливого стимулу, і спостерігали за їхнім завмиранням і втечею. Половина оброблених M1 мишей відповіла на подразник, сховавшись в укритті, показавши, що M1 індукував надійну регенерацію аксона для реіннервації підкіркових зорових областей мозку для повного відновлення їхньої зорової функції.

 

Потенційне клінічне застосування M1 для відновлення нервової системи

Семирічне дослідження підкреслює потенціал легкодоступної невірусної терапії для відновлення ЦНС, яка базується на попередніх дослідженнях команди регенерації периферичних нервів за допомогою генної терапії.

«Цього разу ми використали малу молекулу M1 для відновлення ЦНС просто шляхом інтравітреальної ін’єкції в очі, що є загальноприйнятою медичною процедурою для пацієнтів, наприклад, для лікування дегенерації жовтої плями. Успішне відновлення зорових функцій, таких як зіничний світловий рефлекс і реакція на зорові подразники, що насуваються, спостерігалася у мишей, які отримували М1, через чотири-шість тижнів після пошкодження зорового нерва», – сказав доктор Ау Нган-пан, науковий співробітник відділу неврології.

Команда також розробляє тваринну модель для лікування пов’язаної з глаукомою втрати зору за допомогою M1 та, можливо, інших поширених захворювань очей і порушень зору, таких як діабетична ретинопатія, дегенерація макули та травматична нейропатія зорового нерва. Таким чином, необхідні подальші дослідження для оцінки потенційного клінічного застосування M1. «Цей прорив у дослідженні проголошує новий підхід, який міг би задовольнити медичні потреби щодо прискорення функціонального відновлення протягом обмеженого терапевтичного вікна після травм ЦНС», — сказав доктор Ма.

Висновки були опубліковані в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) як стаття під назвою «Маленька молекула M1 сприяє регенерації зорового нерва для відновлення цільової нейронної активності та функції зору».

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *