Травма спинного мозга в эксперименте

Электрическая стимуляция спинного мозга вернула парализованным способность ходить. С этого года такие же операции будут проводить в России.

Не хуже швейцарских часов

Несколько лет в инвалидном кресле из-за травмы спинного мозга провели трое мужчин, прежде чем стать добровольцами в эксперименте доктора Грегуара Куртина. Этот швейцарский невролог задался целью вернуть подвижность их парализованным ногам с помощью электричества.

В госпитале Университета Лозанны нейрохирург Джоселин Блох имплантировала в позвоночник каждого по электрическому стимулятору. Стимулятор работает от пульта, включается врачом или самим пациентом и посылает импульсы к определенным группам мышц в ногах. При этом добровольцы параллельно проходили обычный курс реабилитации, состоящий из массажа и специальных упражнений.

Результаты превзошли все ожидания реабилитологов: через неделю парализованные пациенты смогли ходить с механической поддержкой, а еще через пять месяцев двое из них сумели сделать несколько шагов, даже не включая нейростимулятор,— поврежденные нейронные связи начали восстанавливаться. Само собой, тут же во весь рост встал вопрос о степени уникальности эксперимента. Попросту говоря, получат ли другие обездвиженные шанс вновь ходить на своих ногах?

Животным с частично пересеченным спинным мозгом точно так же вживляли в позвоночник электроды — оснащенная электростимулятором крыса при поддержке начинала резво передвигаться на задних лапах. Правда, в лабораторных условиях проводить такие опыты проще, ведь в реальности не бывает двух абсолютно идентичных травм позвоночника, каждый случай уникален, и к каждому пациенту приходится искать особый подход. Тем не менее метод сработал и на людях. Ученые объясняют результативность своих усилий высокой точностью установки и прицельным воздействием имплантатов.

— Мы стремились к тому, чтобы нейростимуляция была такой же точной, как швейцарские часы,— говорит нейрохирург Джоселин Блох.— Особые конфигурации электродов, установленных нами, активируют специфические области спинного мозга, имитируя команды мозга, которые запускают ходьбу.

А руководитель исследования Грегуар Куртин объясняет, почему он уже в первую неделю после установки имплантатов понял, что ступил на правильный путь.

— За годы испытаний этого метода на животных мы добились глубокого понимания того, как происходит активация спинного мозга естественным образом,— объясняет он.— Мы поняли, что решающую роль в способности пациента двигаться играет точное время и место электростимуляции. Именно это вызывает рост новых нервных связей.

По нужному адресу

Предшественники Куртина и Блох использовали непрерывную электростимуляцию. Но она не давала стойкого результата: как только ее отключали, пациенты возвращались к обездвиженному состоянию. Принцип действия новой нейротехнологии пока до конца непонятен, да и выборка пациентов пока что мала, однако первые успехи вдохновили швейцарцев на новые опыты. Теперь они хотят испытать действие электростимулятора на раннем этапе после травмы, когда нервно-мышечная система еще не атрофировалась после хронического паралича, и потенциал для выздоровления больший.

— По сути, мы создаем нейротехнологию следующего поколения,— говорит невролог Куртин.— Наша цель — разработать лечение, доступное в клиниках по всему миру.

Российские реабилитологи пока не могут оценить преимущества использования нейростимуляторов при работе с парализованными и комментируют достижения Грегуара Куртина с долей профессионального скепсиса.

— Мы сможем обсуждать применение этой технологии, когда она покажет статистически значимый результат, будет детально изучена и обоснована,— говорит заведующий отделением реабилитации Междисциплинарного центра реабилитации Василий Купрейчик.— Пока то, что делает доктор Куртин, требует осмысливания.

Впрочем, их коллеги нейрохирурги более оптимистичны. Дело в том, что спинальные электростимуляторы в мире используются довольно давно: в США сегодня живут около 250 тысяч человек с имплантированными системами электростимуляции. В России нейростимуляцией на научном уровне занимаются 30 медицинских учреждений. До недавнего времени за год в нашей стране устанавливалось 800 спинальных электростимуляторов, сейчас эта цифра выросла до 1200 — такова сейчас квота государства на бесплатные операции. Но до сих пор эту технологию использовали не для лечения парализованных. Она помогала решить другие задачи, прежде всего проблему хронических болей, а также симптоматическое лечение сложных генетических заболеваний, связанных с потерей подвижности. Швейцарские неврологи сделали ставку на факторы, которые прежде считались побочными эффектами в борьбе с другими болезнями. Теперь ученым остается только подтвердить свою разработку в более масштабных исследованиях.

Лечение электрической рыбой

Первым нейростимуляцию использовал, как ни странно, еще Гиппократ. Он описывал метод лечения невралгии тройничного нерва с помощью прикладывания электрического ската к больной половине лица. Вряд ли Гиппократ понимал механизм действия своей терапии, но он видел, что удар электричества способен переключить боль.

Алексей Кащеев в год делает 400–450 операций на спинном мозге, позвоночнике и периферических нервах. Из них 20 — по установке нейростимуляторов. Сам имплантат стоит около 1,5 млн рублей, и большая часть этой суммы приходится на стоимость генератора тока, который отдельно устанавливается под кожу и соединяется со стимулятором тонким проводом. Врачи не могут гарантировать, что нейростимуляция сработает для каждого пациента, поэтому проводят недельный тестовый период: провод от стимулятора выводят наружу и соединяют с источником тока, которым управляет пациент. Если выясняется, что электростимуляция помогает, под местным наркозом проводят вторую операцию — вживляют маленькую заряжающуюся батарею. Пациент получает пульт управления, которым можно включать и выключать устройство, или убавлять силу тока, если, например, стимуляция усилилась, из-за того что электрод слишком крепко прижался к спинному мозгу, когда человек лег на спину.

— Нейромодуляция — одно из самых перспективных направлений в нейрохирургии,— утверждает Алексей Кащеев из Научного центра неврологии.— Я не удивлюсь, если она заменит очень многие способы лечения, потому что она избавляет человека непосредственно от того, что его беспокоит, и при этом лишена серьезных рисков или побочных эффектов. Метод может не сработать, или у человека может сместиться электрод и нарушится зона стимуляции — вот и все риски. Их не сравнить с возможностью большой кровопотери, с нарушением каких-то функций или с формированием хронической боли, которая возникает при повреждении нерва.

Жизнь в пять раз лучше

Как мы уже говорили, точный механизм действия нейростимуляции до сих пор не раскрыт, и потому метод постоянно преподносит ученым сюрпризы. Например, выяснилось, что этим способом можно спасать конечности у больных с критической ишемией — когда нога гибнет из-за сахарного диабета или из-за непоправимого нарушения артериального кровообращения. От безысходности им стали устанавливать электростимуляторы, чтобы облегчить хроническую боль, и вдруг выяснилось, что, воздействуя на конечность, можно добиться не только обезболивания, но и расширения сосудов. У Алексея Кащеева есть пациенты, которым благодаря нейростимуляции удалось спасти ногу от ампутации: ограничились ампутаций нескольких пальцев.

В середине 80-х годов имплантаты на позвоночник стали устанавливать больным с рассеянным склерозом — ноги у них и болят, и теряют подвижность. Врачи рассчитывали только на обезболивание, но выяснилось, что эти пациенты стали лучше ходить. Нейрохирурги подчеркивают: чуда — полного излечения парализованного — они пока обеспечить не могут. Но параметры ходьбы у таких больных стали объективно лучше.

— Российские врачи первыми в мире описали использование спинальной стимуляции у пациентов с болезнью Штрюмпеля,— рассказывает нейрохирург Алексей Кащеев.— Это неизлечимое генетическое заболевание начинает проявляться в 20–30 лет в виде судорог в ногах и ведет к разрушению спинного мозга, утрачивается способность ходить. Так вот, статья вышла в 2015 году, с тех пор мы регулярно устанавливаем имплантаты таким больным. Первым пациентом у нас был дирижер и аранжировщик — утрата возможности нажимать на клавиши стала для него настоящей трагедией. Нет, он не излечился, но стал гораздо лучше ходить и двигаться. Прошло еще слишком мало времени, чтобы сделать вывод, тормозит ли стимуляция развитие самой болезни. Но мы установили: со стимулятором качество жизни наших пациентов улучшается в разы.

И надеется, что часть из них ходить сможет. Возможно, электростимуляция продемонстрирует врачам и другие неожиданные эффекты.

— Важно, чтобы пациенты не строили иллюзий: не существует людей, которым метод помог на 100 процентов,— предостерегает нейрохирург Кащеев.— Но он существенно улучшает качество жизни и его можно использовать в комплексе с другими методами — с лекарствами, с физиотерапией, потому что ограничений немного. Подходит даже пожилым — самому старшему моему пациенту 91 год. А другой пациент — он перенес 17 операций на голени, одну на позвоночнике, постоянно принимал обезболивающие — после операции два года назад снова активно занимается спортом, дайвингом: в год — до 50 прыжков с парашютом. Можно сказать, он вернулся к обычной жизни! Только это не значит, что я могу каждому гарантировать такой результат.

В любом случае метод будет развиваться. Параллельно с выяснением новых эффектов воздействия нейростимуляции на организм ученые совершенствуют и само устройство. На Западе, к слову, уже создан имплантат, в котором электрод совмещен с генератором тока. Таким образом устройство становится более компактным, а главное — беспроводным. Это дает возможность устанавливать имплантат на подвижной части тела и не опасаться, что при движении провод выдернется из генератора.

В будущем, считают медики, для подобных больных станет доступен нейроинтерфейс, то есть прямая связь головного мозга с электронным устройством. Пациенты с нейростимуляторами откажутся от пультов управления, так как работа имплантата будет согласована непосредственно с командами головного мозга.

Сейчас это кажется фантастикой, но, как свидетельствует множество научных примеров, будущее часто приходит, когда его не ждут.

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Кониева А.А., Бибаева Л.В., Дзахова Г.А., Еналдиева Д.А.

Целью данной работы являлось изучение эффективности клеточной терапии мультипотентными мезенхимальными стромальными клетками плаценты человека при травматической болезни спинного мозга в эксперименте. Результаты исследования достоверно показали, что у опытных животных восстановление локомоторных функций происходит быстрее и в большем объеме, чем у контрольных. Кроме того, гистологическое исследование срезов спинного мозга показало, что у животных опытной группы в зоне травмы отмечаются активный рост и миелинизация нервных проводников, чего не наблюдалось в контрольной группе.

Investigation of a cell therapy effectiveness in spinal cord traumatic disease in an experiment

The aim of a given work was investigation of a cell therapy effectiveness in spinal cord traumatic disease by mesenchymal stem cells in an experiment. Findings of the experiment have shown that in experimental animals restoration of locomotive functions occure quicker and in greater part than in controled ones. Besides, histologic investigation of a spinal cord sections has shown that in animals of an experimental group in traumatic zone there was reveald an active growth and myelinisation of a nerve conductors that wasn't marked in control group.

него. В основе реакций дыхательной и сердечнососудистой систем на функциональные нагрузки лежат в основном механизмы кратковременного действия, которые носят рефлекторный характер.

В восстановительном периоде наблюдалась тенденция к гипердинамии кровообращения (незначительное, недостоверное повышение СИ, УИ, ОПСС по сравнению с исходными значениями и со значениями этих показателей во время пробы СДС).

Таким образом, значимых изменений параметров центральной гемодинамики во время пробы СДС у здоровых лиц не выявлено, что свидетельствует об отсутствии негативного влияния пробы СДС на сердечно-сосудистую систему.

3. Покровский В. М., Абушкевич В. Г., Потягайло Е. Г., По-хотько А. Г. Сердечно-дыхательный синхронизм: выявление у человека, зависимость от свойств нервной системы и функционального состояния организма // Успехи физиологических наук. - 2003. - Т. 34. № 3. - С. 68-77.

4. Потягайло Е. Г., Покровский В. М. Особенности феномена синхронизации дыхательного и сердечного ритмов у детей с различными типами нервной системы // Журн. высшей нервной деятельности. - 2003. - Т. 53. № 1. - С. 41-45.

5. Покровский В. М., Пономарев В. В., Артюшков В. В. и др. Система для определения сердечно-дыхательного синхронизма у человека. 2009; Россия, патент 86860.

6. Заболотских И. Б., Станченко И. А, Скопец А. А. Способ определения ударного объема сердца. Патент на изобретение 0^2186520 04.12.2000 г.

7. Заболотских И. Б., Станченко И. А. Расчетные методы контроля гемодинамики у гастроэнтерологических больных // Вестник интенсивной терапии. - 1999. - № 5-6. - С. 147-149.

8. Заболотских И. Б., Станченко И. А. Неинвазивный контроль гемодинамики у больных с пороками сердца // Вестник интенсивной терапии. - 2000. - № 5-6. - С. 27-29.

9. Заболотских И. Б., Григорьев С. В. Особенности неин-вазивного определения ударного объема сердца расчетным способом у лиц различных возрастных групп // Вестник интенсивной терапии. - 2002. - № 5. - С. 18-20.

10. Жизневский Я. А. Основы инфузионной терапии: Справ.-практ. пособие. - Мн: Высш. шк., 1994. - 288 с.

12. Бадиков В. И. Кровообращение // Физиология. Основы и функциональные системы / Под ред. К. В. Судакова. - М.: Медицина, 2000. - С. 319-364.

13. Бейм Д., Гросман У. Катетеризация сердца и ангиография // Внутренние болезни по Тинсли Р. Харрисону. В семи томах. Пер. с англ. - М.: Практика-Мак-Гроу-Хилл, 2005. - Книга 4. - С. 1528-1535.

14. Граб Н. Р., Ньюби Д. Е. Кардиология. Пер. с англ. / Под ред. Д. А. Струтынского. - М.: МЕДпресс-информ, 2006. -704 с.

16. Гланц С. Медико-биологическая статистика. Пер. с англ. - М.: Практика, 1998. - 459 с.

А. А. КОНИЕВА, Л. В. БИБАЕВА, Г. А. ДЗАХОВА, Д. А. ЕНАЛДИЕВА

исследование эффективности клеточной терапии травматической болезни спинного мозгд в эксперименте

Целью данной работы являлось изучение эффективности клеточной терапии мультипотентными мезенхи-мальными стромальными клетками плаценты человека при травматической болезни спинного мозга в эксперименте. Результаты исследования достоверно показали, что у опытных животных восстановление локомоторных функций происходит быстрее и в большем объеме, чем у контрольных. Кроме того, гистологическое исследование срезов спинного мозга показало, что у животных опытной группы в зоне травмы отмечаются активный рост и миелинизация нервных проводников, чего не наблюдалось в контрольной группе.

Ключевые слова: травма спинного мозга, мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки, клеточная терапия.

A. A. KONIEVA, L. V. BIBAEVA, G. A. DZAKHOVA, D. A. ENALDIEVA

INVESTIGATION OF A CELL THERAPY EFFECTIVENESS IN SPINAL CORD TRAUMATIC DISEASE IN AN EXPERIMENT

Department of biology and histology state budgetary educational institution for higher education Northern Ossetian state academy of medicine of the Ministry of health care of the Russian Federation, Russia, 362019, the Republic of North Ossetia - Alania, Vladikavkaz, Pushkinskaya str., 40; tel. 8 (672) 539116. E-mail: ceboeva@yandex.ru

Key words: spinal cord trauma, mesenchymal stem sells, cell therapy.

Травматическая болезнь спинного мозга (ТБСМ) приобрела чрезвычайную актуальность в связи с ростом технического прогресса, что привело к резкому увеличению частоты травматических поражений позвоночника и спинного мозга. По данным ВОЗ, число больных с поражением спинного мозга составляет около 30 человек на 100 000 населения. В России численность больных с последствиями ТБСМ составляет порядка 8 тысяч человек. При этом зачастую пострадавшими являются социально активные, работоспособные люди. В подавляющем большинстве случаев последствием тяжелых повреждений спинного мозга является инвалидизация пациентов, что влечет за собой стойкую утрату трудоспособности и, как следствие, значительные социальные и экономические потери.

Существующие на сегодняшний день протоколы нейрохирургической коррекции и медикаментозной терапии цереброваскулярных заболеваний и травматических повреждений не способны обеспечить полное восстановление структуры и функции ЦНС и направлены лишь на предотвращение гибели нейронов, окружающих очаг поражения, развивающейся вследствие запуска каскада патобиохимических реакций.

Самым серьезным вторичным эффектом ТБСМ является образование рубца. В процессе участвуют самые разнообразные клетки: астроциты, мик-роглия, макрофаги, фибробласты и шванновские клетки. Рубец является механическим барьером, препятствующим восстановлению целостности спинного мозга. Кроме того, рубец содержит ингибиторы роста аксонов [9]. Предотвращение образования рубца или его деградация также может являться целью клеточной терапии.

Многочисленные экспериментальные исследования возможностей клеточной терапии в лечении

данных заболеваний вселяют большие надежды. В связи с этим использование возможностей регенеративной медицины, в частности клеточной терапии, как методов, стимулирующих структурно-функциональное восстановление ЦНС, является чрезвычайно актуальным, а дальнейшее исследование механизмов действия стволовых клеток приобретает особую научно-практическую значимость.

Материалы и методы

Экспериментальные животные и моделирование спинальной травмы. В исследовании были использованы взрослые (2-3 месяца) самки мышей линии C57BI/6. Все животные содержались в стандартных условиях (12 ч - свет, 12 ч - темнота) со свободным доступом к воде и брикетированному корму. Перед операцией проводили анестезию, используя эфирный наркоз. Для предотвращения передозировки наркоз давали кратковременными дробными долями, добавляя его по мере необходимости в процессе операции. Животное фиксировали на животе. После подготовки операционного

поля животных подвергали дорсальной ламинэк-томии на уровне 6-8-го грудных позвонков (Т6-Т8), обнажая, таким образом, дорсальную поверхность спинного мозга. Для создания стандартизованного ушиба спинного мозга использовали стерильный грузик весом 10 г. цилиндрической формы, с окончанием в виде конуса. Прицельное падение импак-тора на обнаженную зону спинного мозга проводили однократно с высоты 13 см.

В эксперименте были использованы 44 животных. Опытным животным (n=21) в область травмы непосредственно после ушиба вводили ММСК плаценты человека (1 млн в 0,1 мл физиологического раствора). Контрольной группе (n=23) в область травмы аналогичным образом вводили 0,1 мл физиологического раствора. После оперативного вмешательства производили гемостаз, рану ушивали наглухо. Для восстановления жизненных функций после операции животные помещалась в контейнер, куда производилась подача кислорода каждые 15 мин в течение 2 часов.

Поскольку в послеоперационном периоде отмечались признаки дисфункции тазовых органов с нарушением мочеиспускания и испражнения, приводящие к развитию урогенитальных инфекций, дважды в сутки в течение месяца проводили эвакуацию мочи и кала ручным пособием через брюшную стенку путем осторожного массирования мочевого пузыря и толстого кишечника. С целью профилактики инфекционных осложнений в течение недели после операции животным внутримышечно вводили ампиокс из расчета 50 мг/кг веса.

Анализ восстановления локомоторных функций у мышей с травмой спинного мозга. Наиболее объективными факторами, позволяющими оценить ход восстановления после спинномозговой травмы (СМТ), являются тонус мышц задних конечностей, их непроизвольная и произвольная активность, а также живость рефлексов задних конечностей в ответ на болевые раздражения. Непроизвольную подвижность задних конечностей оценивали по спастическим сокращениям лап вследствие гипертонуса мышц, обусловленного автоматизмом спинного мозга. Болевую чувствительность анализировали по подергиванию задних конечностей в ответ на болевой стимул. Восстановление локомоторной активности животных оценивали непосредственно после операции, а также через 1, 3, 7, 14, 19, 21, 25 и 30 суток. Животному позволяли свободно перемещаться на открытой горизонтальной поверхности, размером 100^100 см. Регистрировали участие нижних конечностей в акте движения. Для оценки использовали шкалу BMS (Basso Mouse Scale) [4]. При оценке функции конечности учитывали активность и объем движений в суставах, участие конечности в акте движения, позицию конечности (на тыльной или подошвенной стороне стопы), положение ко-

нечности по отношению к туловищу, координацию функции передних и задних конечностей, а также способность удерживать стабильное положение тела. Шкала разделена на 10 баллов от 0 до 9, где 0 баллов - полный паралич конечностей, а 9 - отсутствие дефицита локомоторной активности.

Рис. 1. Восстановление локомоторной функции задних конечностей по шкале ВМ^

местных фибробластов, астроцитов и эндотели-альных клеток в зоне повреждения. Он препятствует прорастанию аксонов, что в совокупности с апоптозом шванновских клеток и, соответственно, с дефицитом нейротрофических факторов, выделяющихся олигодендроцитами, а также низкой активностью роста взрослых аксонов, обусловленной присутствием ингибирующих факторов, выделяющихся в результате травмы, таких как №до-А, миелин-ассоциированных гликопротеинов и миелиновых гликопротеинов олигодендроцитов, приводит к дегенерации имеющихся аксонов и не дает возможности развиваться новообразованным [8].

Все вышеперечисленные причины объясняют низкую эффективность современных методов лечения, которые, как показывают многочисленные исследования, не приводят к достоверному увеличению аксональной регенерации [7].

Так, у животных контрольной группы в зоне травмы и вокруг нее формировался соединительнотканный рубец, через который на протяжении 30 суток не наблюдалось прорастания аксонов. У животных с интраспинально введенными клетками плаценты через 30 суток после операции в зоне травмы наблюдались активный рост и мие-линизация нервных проводников (рис. 2).

В зоне, граничащей с областью поражения, в группе мышей, получивших клетки плаценты, наблюдалось образование значительно большего числа миелинизированных волокон, особенно каудальнее травмированного участка, чем в контрольной группе.

Одним из возможных механизмов положительного влияния ММСК на течение ТБСМ являются замещение утраченных нейронов, встраи-

вание в нейронные ансамбли и восстановление утраченной функции. Также важным механизмом действия ММСК является паракринный эффект ММСК, отмеченный в работах разных авторов. Известно также, что стволовые клетки секрети-руют большое количество растворимых факторов, которые прямо или опосредованно влияют на репаративные процессы. Так, показано, что ММСК продуцируют различные цитокины, включая факторы, стимулирующие воспалительный ответ, такие как интерлейкин-1 (IL-1), фактор некроза опухоли (TNF), белок хемотаксиса макрофагов (MCP-1). Кроме того, ММСК секрети-руют факторы, регулирующие иммунную воспалительную реакцию (интерлейкин-11 - IL-11) и ингибирующие ее (трансформирующий фактор роста-ß - TGF-ß) [6]. Такие факторы, как VEGF (фактор роста эндотелия сосудов), плацентарный ростовой фактор (PDGF) и инсулиноподоб-ный фактор роста (IGF-1), также секретируемые мезенхимальными стромальными клетками, способствуют активизации неоангиогенеза. Более того, было показано, что продукция этих факторов значительно возрастает в условиях гипоксии тканей, которая сопровождает травматическое повреждение спинного мозга [5]. А секреция таких молекул, как нейротрофический фактор мозга (BDNF), фактор роста нервов (NGF) и фактор роста фибробластов (bFGF), предотвращает апоптоз клеток в пограничной с некрозом области и способствует выживаемости оставшихся клеток [8].

Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что трансплантация ММСК способствует уменьшению неврологического дефицита и восстановлению произвольной двигательной

Рис. 2. Миелинизированные нервные волокна через 30 дней после операции и интраспинального введения клеток плаценты. А - косой срез миелинизированного нервного волокна в соединительнотканном рубце (показан стрелкой); Б - миелинизированные нервные волокна ниже уровня травмы через 30 дней после операции и трансплантации клеток плаценты. Двумерная реконструкция полутонких срезов

(импрегнация тетраоксидом осмия)

активности у травмированных мышей по сравнению с контрольной группой. В данной работе удалось зарегистрировать активацию аксонального роста и миелинизацию нервных волокон непосредственно в области травмы и в пограничных зонах у животных после трансплантации человеческих плацентарных МСК, чего не наблюдалось в контрольной группе мышей.

1. Нейротравматология. Справочник / Под ред. А. Н. Коновалова, Л. Б. Лихтермана, А. А. Потапова. - М.: Феникс, 1994. - 567с.

2. Суздальцева Ю. Г., Бурунова В. В., Вахрушев И. В., Яры-гин В. Н, Ярыгин К. Н. Сравнение способности к дифферен-цировке мезенхимальных клеток человека, выделенных из разных источников, в ткани мезодермального происхождения // Клеточн. технологии биологии и мед. - 2007. - № 1. - С. 3-10.

3. Суздальцева Ю. Г., Бурунова В. В., Петракова Н. В., Вахрушев И. В., Ярыгин К. Н, Ярыгин В. Н. Сравнительный анализ цитофенотипов клеток мезенхимального ряда, изоли-

рованных из тканей человека // Клеточн. технологии биологии и мед. - 2007. - № 1. - С. 38-45.

4. Basso D. M., Fisher L. C, Anderson A. J., Jakeman L. B, McTigue D. M., Popovich P. G. Basso Mouse Scale for locomotion detects differences in recovery after spinal cord injury in five common mouse strains // J. neurotrauma. - 2006. - № 23 (5). -Р. 635-659.

5. Cook M. M, Kollar K, Brooke G. P., Atkinson K. Cellular therapy for repair of cardiac damage after acute myocardial infarction // Int. j. cell. biol. - 2009. - 2009:906507.

6. Deans R, Moseley A. Mesenchymal stem cells: biology and potential clinical uses // Exp. hematol. - 2000. - № 28 (8). -Р. 875-884.

7. Miller R. H, Bai L, Lennon D. P., Caplan A. I. The potential of mesenchymal stem cells for neural repair // Discov. med. -2010. - № 9 (46). - Р. 236-242.

8. Fitch M.T., Silver J. CNS injury, glial scars, and inflammation: Inhibitory extracellular matrices and regeneration failure // Exp. neurol. - 2008. - № 209 (2). - Р. 294-301.

9. Silver J., Miller J. H. Regeneration beyond the glial scar // Nat. rev. neurosci. - 2004. - Feb. № 5 (2). - Р. 146-156.

н. в. КОСТЕНКО1, с. с. ШОМИРОВ3, в. и. Есин2, в. Ю. ХАЛОВ2, Ю. П. ТИТОВА2

динамика раневого процесса после геморроидэктомии

Кандидат медицинских наук Павел Мусиенко, Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН (Санкт-Петербург).

Можно ли использовать эти нейронные системы спинного мозга для восстановления двигательных функций у людей, парализованных в результате спинальной травмы?

При травме спинного мозга пациент утрачивает двигательные функции потому, что нарушается или полностью разрывается связь между головным мозгом и телом: сигнал не проходит, и ниже места повреждения не происходит активации двигательных нейронов. Так, травма шейного отдела спинного мозга может привести к параличу и потере функций рук и ног, так называемой тетраплегии, а травма грудного отдела — к параплегии, обездвиживанию только нижних конечностей: как если бы подразделения некоей армии, сами по себе функциональные и боеспособные, оказались отрезаны от штаба и прекратили получать команды.

Можно ли это предотвратить? Ответ, который даёт современная нейрофизиология, обнадёживает.

На нейронных сетях даже повреждённого спинного мозга остаются рецепторы, способные этот сигнал воспринимать. Следовательно, можно попытаться активировать спинальные сети с помощью соответствующих моноаминергических препаратов, вводя их в нервную ткань спинного мозга извне.

Это обстоятельство легло в основу экспериментов по химической стимуляции.

Чтобы ответить на этот вопрос, мы попробовали сочетать химическую нейростимуляцию с электрической. Ещё в 2007 году совместные эксперименты российских и американских нейрофизиологов показали, что если на поверхность спинного мозга крысы поместить электроды, то электрическое поле вокруг активного электрода может возбуждать проводящие спинальные структуры. Поскольку в эксперименте использовались очень небольшие токи, в первую очередь активировались наиболее возбудимые ткани вблизи электрода: толстые проводящие волокна задних спинномозговых корешков, передающие сенсорную информацию от рецепторов тканей конечностей к нейронам спинного мозга. Такая электростимуляция позволяла активизировать двигательные функции у спинальных животных.

Специальный робот даёт крысе возможность свободно передвигаться, при необходимости поддерживая и контролируя её перемещения по трём направлениям (x, y, z). Причём сила воздействия по различным осям может меняться в зависимости от экспериментальной задачи и собственных двигательных способностей животного. В робототехнической установке использованы мягкие эластичные приводы и спирали, которые устраняют инерционное влияние силовых воздействий на живой объект. Это даёт возможность применять установку в поведенческих опытах. Робот опробован на экспериментальной модели парализованной крысы с повреждениями противоположных половин спинного мозга на уровне разных спинномозговых сегментов. Связь между головным и спинным мозгом была полностью прервана, однако сохранялась возможность прорастания новых нервных волокон между левой и правой частями спинного мозга. (Данная модель имеет сходство с повреждениями спинного мозга у людей, которые чаще всего являются анатомически неполными.) Комбинация тренировки в робототехнической системе с многокомпонентной химической и электрической стимуляцией спинного мозга позволила таким животным ходить вперёд по прямой, переступать через препятствия и даже подниматься по лестнице. У крыс появились новые межнейронные связи в области повреждения спинного мозга и восстановился произвольный контроль движений.

Так родилась идея электрохимических нейропротезов для имплантации в спинной мозг и управления спинальными сетями. Через специальные каналы имплантата можно вводить лекарства, которые действуют на соответствующие рецепторы и имитируют модулирующий нервный сигнал, прерванный после травмы. Матрица электродов стимулирует сенсорные входы разных сегментов и через них активирует отдельные популяции нейронов, чтобы таким образом вызвать определённые движения.

Стандартный клинический подход лечения пациентов с тяжёлыми спинальными травмами направлен на предотвращение дальнейших вторичных повреждений нервной системы, соматических осложнений паралича, на психологическую помощь парализованным больным и обучение их использованию оставшихся функций. Восстановительная терапия утраченных моторных навыков при тяжёлых повреждениях спинного мозга не только возможна, но и необходима.

Экспериментальные и клинические исследования показывают высокую эффективность стимуляции спинного мозга и тренировки после тяжёлой вертеброспинальной травмы. Хотя уже получены успешные результаты стимуляции спинного мозга у пациентов с сильнейшим параличом, основная часть исследовательской работы ещё впереди. Кроме того, предстоит разработать спинальные имплантаты для электрохимической стимуляции и найти оптимальные алгоритмы их использования. На всё это сейчас направлены активные усилия ведущих лабораторий мира. Сотни самостоятельных и межлабораторных исследовательских проектов посвящены достижению этих целей. Остаётся надеяться, что в результате совместных усилий мировых научных центров в общепринятые клинические стандарты войдут более эффективные методы лечения парализованных больных.

Читайте также:

Травма спинного мозга в эксперименте

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Кониева А.А., Бибаева Л.В., Дзахова Г.А., Еналдиева Д.А.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Кониева А.А., Бибаева Л.В., Дзахова Г.А., Еналдиева Д.А.

Investigation of a cell therapy effectiveness in spinal cord traumatic disease in an experiment