Спільна дія молекулярних і зорових стимулів допомагає клітинам сітківки відновити контакт з мозком.
Наша нервова система ділиться на центральну (головний мозок і спинний мозок) і периферичну (нерви, які тягнуться від головного і спинного мозку до внутрішніх органів і частин тіла). І якщо периферичні нерви в разі пошкодження можуть регенерувати, то у центральних нервових шляхів такої здатності, на жаль, майже немає: так, всі ми знаємо, що спинний мозок після пошкоджень відновлюється вкрай повільно, якщо взагалі відновлюється.
Сигнали в нервових ланцюжках біжать по нейронних відростках, і в разі травми рвуться найдовші з них, аксони, зібрані в нервові пучки. Нервові клітини могли б відновити свої аксони, але їм заважають і брак білкових ростових факторів, і формування в місці пошкодження захисного рубця, який перешкоджає зростанню нейронних відростків, і ряд інших причин. (Про всяк випадок уточнимо, що тут мова йде не про появу повністю нових нейронів, а те, щоб колишні клітини заново відростили свої аксони.)
Нейробіологи зробили багато спроб хоч якось активувати відновлення центральних нервів: так, в дослідах на мишах вдалося «протягнути» аксони пошкодженого зорового нерва за допомогою стимулюючих хімічних сигналів, одночасно усуваючи білки, які придушували відновлювальний процес. Успіх щоразу був вельми помірний: зростаючі відростки нейронів, по-перше, не завжди доростали до кінця, а по-друге, з'єднувалися з неправильними напарниками, так що тварини залишалися незрячими.
Однак у новій статті в Nature Neuroscience Ендрю Хаберман (Andrew Huberman) зі Стенфорда і його колеги з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго і Гарварда пишуть, що зоровий нерв можна відновити, якщо хімічні стимули використовувати в комплексі з візуальними.
Як відомо, зоровий нерв, що виходить з ока, утворений відростками гангліонарних клітин сітківки. Кожна з них сприймає сигнали від безлічі фоторецепторів - паличок і колбочок. Сумарний сигнал, зібраний гангліонарною кліткою, відправляється по її аксону в мозок.
Картина ускладнюється тим, що гангліонарних клітин існує кілька типів, кожен зі своєю спеціалізацією: якісь фіксують рух, якісь ловлять тільки якийсь певний колір, і т. д. Можна собі уявити, наскільки різноманітні окремі провода- «аксони», складові «кабель» зорового нерва - і ж дроти ці повинні прийти в результаті в певні зони мозкового зорового аналізатора.
Тепер уявімо, що зоровий нерв пошкоджений, і перед нами стоїть завдання відновити розірване з'єднання: тут потрібно не тільки понудити відростки гангліонарних клітин до зростання, але і зробити так, щоб по той бік пошкодження кожен тип нейронного «дроту» сформував правильний контакт.
Змусити клітини наростити аксони можна за допомогою спеціального білка, що запускає відповідний ростовий сигнал. Сигнал цей в центральномозкових нервах швидко згасає, але дослідники модифікували мишей так, щоб стимулюючі білки у тварин працювали постійно, а заодно вводили в їх гангліонарні клітини сітківки гени флуоресцентних білків, щоб можна було стежити за їх зростанням. Потім у мишей хірургічним шляхом пошкоджували зоровий нерв, і дивилися, що вийде. Відростки клітин, як і очікувалося, росли, але повністю відновитися не могли.
Іншій групі мишей теж псували зоровий нерв, але при тому їх ніякими молекулярними стимуляторами не постачали - зростання аксонів у них намагалися викликати чисто зоровим стимулом, за допомогою висококонтрастних картинок, які мишам показували протягом декількох тижнів. Якийсь ефект був, але знову ж таки не надто великий - повністю відновити зорову «нервову проводку» таким манером було неможливо.
А ось коли обидва способи, молекулярної і зорової стимуляції, об'єднували, то відростки гангліонарних клітин проростали набагато далі і мало того, що досягали зони перехрестя зорових нервів, але і знаходили потрібний контакт для передачі свого сигналу.
До мишей повертався зір, хоча, звичайно, далеко не повністю; за словами авторів роботи, це можна порівняти з тим, як повністю сліпа людина раптом змогла сама пересуватися по кімнаті, обходячи стіл, шафу та інші великі предмети. (Що до мишей, то вони, наприклад, явно бачили, як до них наближається велике темне коло, і ховалися, як якщо б їм загрожував пернатий хижак.)
Сенс отриманих результатів тут зовсім не в тому, щоб на їх основі зробити якийсь клінічний терапевтичний метод: для молекулярної стимуляції автори роботи використовували генну інженерію, яку в такому вигляді навряд чи можна застосовувати на людях.
Головне тут в іншому - як виявилося, нерви центральної нервової системи все-таки можна спонукати до відновлення, незважаючи на те, що сам по собі вони до цього зовсім не схильні. Навряд чи зоровий нерв являє собою тут щось унікальне, і, можливо, схожим чином можна посилити і регенеративні здібності спинномозкових провідних шляхів - якщо тільки знайти для них вдалу комбінацію різнорідних стимулів.