Когда взрослые люди и животные серьезно повреждают свой спинной мозг, они становятся необратимо парализованными и больше не могут двигать частями тела, контролируемыми участком спинного мозга ниже их поражения. Чтобы противодействовать ущербу, причиняемому травмой, врачи часто используют фармакологические средства или инструменты электростимуляции.
Хотя эти методы лечения могут иметь некоторые положительные эффекты, они лишь временно позволяют двигаться и не восстанавливают полную подвижность в долгосрочной перспективе. Интересно, что исследования на грызунах показали, что в то время как тяжелые травмы спинного мозга вызывают необратимый паралич у взрослых, новорожденные грызуны с повреждениями спинного мозга могут восстановить большую часть своей подвижности задних конечностей во взрослом возрасте без какого-либо целенаправленного лечения.
Нейробиологи уже несколько лет пытаются понять биологические механизмы, лежащие в основе этой обновленной мобильности. Однако причины, по которым один и тот же тип травмы, полученной в разном возрасте, может иметь разные долгосрочные последствия для подвижности, остаются неясными.
Группа исследователей из VIB-Neuroelectrics Research Flanders (NERF) и Лёвенского института мозга недавно провела исследование механизмов, лежащих в основе восстановления подвижности задних конечностей у новорожденных грызунов с поражениями позвоночника. Их результаты, опубликованные в журнале Nature Neuroscience , предполагают, что это восстановление может регулироваться переключением фенотипа нейротрансмиттеров возбуждающих интернейронов спинного мозга.
В своих экспериментах исследователи подвергли серию диких мышей полному пересечению спинного мозга в нижней части их грудной клетки. Мыши, которых они оперировали, были либо взрослыми, либо пятидневными.
Впоследствии исследователи использовали высокоскоростные камеры , чтобы наблюдать и характеризовать движения мышей, когда они двигались по беговой дорожке, сравнивая их с движениями контрольной группы мышей (т. е. мышей без повреждений позвоночника). Наконец, исследователи провели серию анализов, чтобы определить биологические и кинематические различия между взрослыми и постнатальными мышами с травмами спинного мозга.
«Мы обнаружили, что повреждение спинного мозга у взрослых вызывает переключение нейротрансмиттеров пространственно определенных возбуждающих интернейронов на тормозной фенотип, способствуя торможению в синапсах, контактирующих с двигательными нейронами », — написали в своей статье Ханна Бертельс, Гиллем Висенте-Ортиз, Хадиджа Эль Канби и Ая Такеока. «Напротив, неонатальное повреждение спинного мозга поддерживает возбуждающий фенотип глитаматергических интернейронов и вызывает синаптическое прорастание, облегчающее возбуждение».
По сути, результаты исследований показывают, что восстановление подвижности задних конечностей у мышей после рождения с травмами спинного мозга регулируется переключением нейротрансмиттеров, специфичных для травмы, и перестройкой связей между возбуждающими интернейронами. Возбуждающие интернейроны — это нейроны, которые соединяют спинномозговые двигательные и сенсорные нейроны , которые используют нейротрансмиттер глютамин.
Затем Бертельс и ее коллеги провели серию дополнительных тестов, направленных на более глубокое понимание своих наблюдений. Собранные ими данные предлагают ценную информацию, которая может проложить путь для новых исследований, посвященных последствиям тяжелых травм спинного мозга.
«Генетическая манипуляция с целью имитации тормозного фенотипа, наблюдаемого в возбуждающих интернейронах после травмы спинного мозга у взрослых, нарушает автономную двигательную функцию у новорожденных мышей с травмами», — добавили исследователи в своей статье. «Для сравнения, ослабление этого ингибирующего фенотипа улучшает двигательную способность после травмы взрослого человека. Вместе эти данные демонстрируют, что нейротрансмиттерный фенотип определенных возбуждающих интернейронов управляет восстановлением двигательной активности после травмы спинного мозга».
В будущем результаты, полученные этой группой исследователей, потенциально могут помочь определить более эффективные методы лечения и терапевтические вмешательства для восстановления подвижности после этих травм. Эти вмешательства могут быть специально нацелены на регуляцию интернейронов с целью регулирования баланса возбуждающих интернейронов и содействия восстановлению подвижности.
