пластмасов мозък
„Нервните клетки не се възстановяват“ - всеки знае тази фраза. Но не всеки знае, че това всъщност не е вярно. Природата е дала на мозъка всички възможности за възстановяване. Проектът Fleming разказва как нервните клетки променят предназначението си, защо човек се нуждае от второ полукълбо и как ще се лекува инсулт в близко бъдеще.
Пътят към промяната
Неврон под електронен микроскоп
На въпроса "Възможно ли е възстановяване на нервната тъкан?" лекари и учени от цял свят дълго време в един глас отговаряха твърдо с „Не“. Някои ентусиасти обаче не се отказаха от надеждата да докажат обратното. През 1962 г. американският професор Джоузеф Алтман организира експеримент за възстановяване на нервната тъкан на плъх. През 1980 г. съветският физиолог и невроендокринолог Андрей Поленов открива в земноводните невронни стволови клетки в стените на мозъчните вентрикули, които започват да се делят при увреждане на нервната тъкан. През 90-те години на миналия век професор Фред Гейдж използва бромдиоксиуридин, който се натрупва в клетките на делящите се тъкани, за лечение на мозъчни тумори. Впоследствие следи от това лекарство са открити в кората на главния мозък, което му позволява да заключи, че има неврогенеза в човешкия мозък. Днес науката разполага с достатъчно данни, за да може да твърди, че растежът и обновяването на функциите на нервните клетки е възможно.
Нервната система е предназначена да осигурява комуникация между тялото и външния свят. От гледна точка на структурата нервната тъкан се разделя на самата нервна тъкан и невроглия - набор от клетки, които осигуряват изолацията на частите на нервната система, тяхното хранене и защита. Невроглията също играе роля в образуването на кръвно-мозъчната бариера. Кръвно-мозъчната бариера предпазва нервните клетки от външни влияния, по-специално предотвратява появата наавтоимунни, насочени срещу собствените им клетки, реакции. На свой ред, самата нервна тъкан е представена от неврони, които имат два вида процеси: множество дендрити и един аксон. Приближавайки се, тези процеси образуват синапси - местата, където сигналът преминава от една клетка към друга, като сигналът винаги се предава от аксона на една клетка към дендрита на друга. Нервната тъкан е много чувствителна към влиянието на външната среда, снабдяването с хранителни вещества в самите неврони е близо до нула, следователно е необходимо постоянно снабдяване с глюкоза и кислород, за да се осигурят клетките с енергия, в противен случай настъпва дегенерация и смърт на невроните.
Подостър мозъчен инфаркт
Още през 1850 г. английският лекар Август Уолър изследва дегенеративните процеси в увредените периферни нерви и открива възможността за възстановяване на функцията на нерва чрез сравняване на краищата на нерва. Уолър забеляза, че увредените клетки са погълнати от макрофаги и аксоните от едната страна на увредения нерв започват да растат към другия край. Ако аксоните се сблъскат с препятствие, растежът им спира и се образува неврома - тумор от нервни клетки, който причинява непоносима болка. Въпреки това, ако краищата на нерва се сравнят много точно, е възможно напълно да се възстанови функцията му, например при травматична ампутация на крайници. Благодарение на това сега микрохирурзите шият отрязани крака и ръце, които при успешно лечение напълно възстановяват функцията си.
По-сложно е положението с нашия мозък. Ако в периферните нерви импулсното предаване върви в една посока, тогава в централните органи на нервната система невроните образуват нервни центрове, всеки от които отговаря за специфична, уникална функция на тялото. Тези центрове в главния и гръбначния мозъквзаимосвързани и обединени в проводящи пътища. Тази функция позволява на човек да извършва сложни действия и дори да ги комбинира в комплекси, осигурявайки техния синхрон и точност.
Основната разлика между централната нервна система и периферната е стабилността на вътрешната среда, осигурена от глията. Глия възпрепятства проникването на растежни фактори и макрофаги, а секретираните от нея вещества инхибират (забавят) клетъчния растеж. Така аксоните не могат да растат свободно, тъй като нервните клетки просто нямат условия за растеж и делене, което дори нормално може да доведе до сериозни нарушения. Освен това невроглиалните клетки образуват глиален белег, който предотвратява поникването на аксоните, какъвто е случаят с периферните нерви.
Инсулт, остър стадий
Увреждането на нервната тъкан се случва не само в периферията. Според Центъра за контрол на заболяванията на САЩ повече от 800 000 американци са хоспитализирани с диагноза инсулт и един пациент умира от това заболяване на всеки 4 минути. По данни на Росстат през 2014 г. в България инсултът е пряка причина за смъртта на повече от 107 000 души.
Инсултът е остро нарушение на мозъчното кръвообращение в резултат на кръвоизлив, последвано от компресия на мозъчното вещество (хеморагичен инсулт) или лошо кръвоснабдяване на областите на мозъка в резултат на запушване или стесняване на съд (мозъчен инфаркт, исхемичен инсулт). Независимо от естеството на инсулта, той води до нарушаване на различни сензорни и двигателни функции. По какви функции са нарушени, лекарят може да определи локализацията на фокуса на инсулта и да започне лечение и последващо възстановяване в близко бъдеще. Лекарят, като се фокусира върху естеството на инсулта, предписва терапия,което осигурява нормализиране на кръвообращението и по този начин минимизира последствията от заболяването, но дори при адекватна и навременна терапия по-малко от 1/3 от пациентите се възстановяват.
Преквалифицирани неврони
В мозъка възстановяването на нервната тъкан може да се случи по различни начини. Първият е образуването на нови връзки в областта на мозъка до нараняването. На първо място се възстановява зоната около директно увредената тъкан - тя се нарича зона на диашиза. При постоянен вход на външни сигнали, нормално обработвани от засегнатата област, съседните клетки започват да образуват нови синапси и поемат функциите на увредената зона. Например, в експеримент с маймуни, когато моторният кортекс беше повреден, премоторната зона пое ролята му.
През първите месеци след инсулт наличието на второ полукълбо в човек също играе специална роля. Оказа се, че в ранните етапи след увреждане на мозъка част от функциите на увреденото полукълбо се поемат от противоположната страна. Например, когато се опитате да движите крайник от засегнатата страна, се активира това полукълбо, което обикновено не отговаря за тази половина на тялото. В кората се наблюдава преструктуриране на пирамидални клетки - те образуват връзки с аксоните на моторните неврони от увредената страна. Този процес е активен в острата фаза на инсулта, по-късно този механизъм на компенсация отпада и някои от връзките се прекъсват.
В мозъка на възрастен също има области, където стволовите клетки са активни. Това е т.нар. dentate gyrus на хипокампуса и субвентрикуларната зона. Активността на стволовите клетки при възрастни, разбира се, не е същата като в ембрионалния период, но въпреки това клетките от тези зони мигрират към обонятелните луковици и там се превръщат в нови неврони или невроглиални клетки. В експеримент наПри животните някои клетки напуснаха обичайния си миграционен път и достигнаха увредената област на мозъчната кора. Няма надеждни данни за такава миграция при хора, поради факта, че този процес може да бъде скрит от други явления на възстановяване на мозъка.
трансплантация на мозък
Инсулт, остра фаза
При липса на естествена клетъчна миграция, неврофизиолозите предложиха изкуствено да се заменят увредените области на мозъка с ембрионални стволови клетки. В този случай клетките трябва да се диференцират в неврони и имунната система няма да може да ги унищожи поради кръвно-мозъчната бариера. Според една хипотеза невроните се сливат със стволови клетки, образувайки двуядрени синкариони; „Старото“ ядро впоследствие умира, а новото продължава да контролира клетката, удължавайки живота й, като увеличава границата на клетъчните деления.
Експериментални операции, извършени от международен екип от учени, ръководени от френския неврохирург Анна-Катрин Башу-Леви от болницата Хенри Мондор, вече показаха ефективността на този метод при лечението на хорея на Хънтингтън (генетично заболяване, което причинява дегенеративни промени в мозъка). За съжаление, в ситуацията с хорея на Хънтингтън, функционираща присадка, въведена с цел заместване, не може да устои на прогреса на невродегенерацията като цяло, тъй като причината за заболяването е наследствен генетичен дефект. Независимо от това, материалът от аутопсията показа, че трансплантираните нервни клетки оцеляват дълго време и не претърпяват промени, характерни за болестта на Хънтингтън. По този начин интрацеребралната трансплантация на ембрионална нервна тъкан при пациенти с болест на Хънтингтън, според предварителните данни, може да осигури период на подобрение и дългосрочна стабилизация по време назаболявания. Положителен ефект може да се получи само при определен брой пациенти, така че е необходим внимателен подбор и разработване на критерии за трансплантация. Както в онкологията, невролозите и техните пациенти в бъдеще ще трябва да избират между степента и продължителността на очаквания терапевтичен ефект и рисковете, свързани с операцията, използването на имуносупресори и т.н. Подобни операции се извършват и в САЩ, но американските хирурзи използват пречистени ксенотрансплантати (взети от организми от друг вид) и все още са изправени пред проблема с появата на злокачествени тумори (30-40% от всички операции от този вид).
Оказва се, че бъдещето на невротрансплантологията не е далеч: въпреки че съществуващите методи не осигуряват пълно възстановяване и са само експериментални, те значително подобряват качеството на живот, но това все още е само бъдещето.
Мозъкът е невероятно пластична структура, която се адаптира дори към увреждане като инсулт. В близко бъдеще ще спрем да чакаме тъканта да се възстанови и ще започнем да й помагаме, което ще направи рехабилитацията на пациентите още по-бърз процес.