Світлотерапія інфрачервоним випромінюванням допомогла відновити нервові клітини спинного мозку в пацюків. Це дозволило повернути їм рухові функції та чутливість кінцівок, які часто зникають при пошкодженнях хребта. Таке лікування може розширити обмежені методи терапії для людей із травмами спинного мозку, які наразі включають фізіотерапію та імплантацію стовбурових клітин і не забезпечують повне одужання. Дослідження було опубліковано в журналі Bioengineering & Translational Medicine.
University of Birmingham
Навіщо лікувати світлом?
Травма спинного мозку є однією із головних причин інвалідності і може спричиняти втрату рухових функцій і чутливості, функції сечового міхура, кишечника та статевої функції, а також нейропатичні болі — так називають біль, який виникає не внаслідок травми, а внаслідок патологічної активації нервових клітин. Часто цей процес є необоротним, адже нервові клітини — нейрони — мають обмежену здатність до регенерації, а оскільки саме вони відповідають за проведення сигналів у спинному мозку, відновлення функцій цього органа є надзвичайно проблематичним.
Хірургічна допомога після травми хребта і, відповідно, спинного мозку, найчастіше спрямована на стабілізацію хребців та унеможливлення подальших пошкоджень, а не регенерацію нервової тканини. Фармакологічна терапія також допомагає лише частково, не повертаючи рухову функцію та чутливість кінцівок. Таким чином, необхідно створювати більш ефективні методи реабілітації після травми спинного мозку, що і поставили собі за мету вчені з Університету Бірмінгема, Сполучене Королівство.
І як все пройшло?
Вчені хотіли не лише довести, що інфрачервоне світло може сприяти регенерації спинного мозку, але і визначити необхідну для терапевтичного ефекту дозу випромінювання. Дослідження проводилося у трьох площинах: тестування на культурах нервових клітин, тестування ex vivo — на неживих пацюках для визначення проникності інфрачервоного світла, та тестування на живих пацюках з травмою хребта. Крім того, вони оцінювали ефективність двох типів джерел інфрачервоного випромінювання — нашкірного та імплантованого оптоволоконних катетерів.
Науковці виявили такий ефект на культуру клітин: через 5 днів кількість нейронів збільшилася на 45 відсотків, а також збільшилась довжина відростків, за допомогою яких нервові клітини комунікують між собою. Це свідчить про здатність інфрачервоного світла не лише захищати нейрони, але й стимулювати їхню регенерацію. Що ж до експериментів на пацюках, то і нашкірний, і імплантований катетери показали схожу ефективність: під впливом випромінювання потужністю 24 мВт/см² аксони, довгі відростки нейронів, які передають сигнали до інших клітин, виросли з 18 відсотків від нормальної довжини до 40-45 відсотків. Регенерація аксонів спричинила зменшення зони ураження та значного покращення рухової функції та чутливості у пацюків. Крім того, обидва методи підвищили активацію білка GAP43, пов’язаного з регенерацією, вже через три дні після травми. Імовірно, терапевтичний ефект досягався через вплив на мітохондрії — “енергетичні станції” клітини.
А коли вже будуть лікувати людей?
Лікування травм спинного мозку у людей дуже відрізняється від такого у пацюків, адже людський спинний мозок прихований безліччю інших тканин, тож застосування нашкірного оптоволоконного катетера матиме низьку ефективність. Утім, показавши на пацюках, що імплантований катетер може бути настільки ж ефективним, як і нашкірний, вчені вже отримали додаткове фінансування і сподіваються розробити імплант з інфрачервоним випромінюванням для людей із травмами хребта. Науковці зазначають, що такий імплант можливо буде встановлювати під час операцій на хребті, і поки хірурги намагатимуться зберегти цілісність кісток, інфрачервоне світло стимулюватиме регенерацію спинного мозку. Таке лікування може дати шанс на одужання багатьом пацієнтам із травмами хребта.
- Утім, це не єдиний амбітний проєкт з відновлення спинного мозку. Раніше науковці створили пористий біоматеріал, за допомогою якого посприяли відновленню спинного мозку у мишей.
- А за допомогою стовбурових клітин вдалося вилікувати розщеплення хребта і пошкодження спинного мозку у пацієнтів ще в утробі.