Долгое время считавшееся невозможным, восстановление нервов даёт новую надежду в заживлении ран и лечении нейродегенеративных болезней.
Миллиарды нервных клеток посылают сигналы, циркулирующие по нашему организму, и выступают в роли каналов, через которые мозг выполняет свои жизненно важные функции. Врачи тысячелетиями считали повреждения нервов необратимыми. В Древней Греции такие основатели современной медицины, как Гиппократ и Гален, отказывались оперировать повреждённые нервы, боясь, что это причинит боль, вызовет конвульсии или даже приведёт к смерти.
Эта догма оставалась относительно незыблемой до последних двух столетий, в ходе которых хирурги и учёные обнаружили свидетельства того, что нейроны в организме и мозге могут восстанавливаться и регенерировать после травм, и что нервные клетки могут расти в течение всей жизни. В последние десятилетия эти знания вдохновили на создание перспективных лекарств от нервных повреждений и заставили учёных исследовать способы лечения нейродегенеративных заболеваний.
У человека и других позвоночных нервная система состоит из двух частей: центральной нервной системы, в которую входят спинной и головной мозг, и периферической нервной системы, которая соединяет мозг с другими частями тела.
Первые попытки соединить концы повреждённых нейронов периферической нервной системы датируются семнадцатым веком. Однако только в конце 1800-х годов учёные начали понимать, каким именно образом восстанавливаются нервы. Экспериментируя на лягушках, британский физиолог Август Дезире Воллер детально описал, что происходит с периферическим нервом после травмы. Затем, в 1900-х годах влиятельный испанский нейроанатом Сантьяго Рамон-и-Кахаль открыл, как происходит нервная регенерация на клеточном уровне. И всё же, продолжались ожесточённые дебаты о том, чего сращивание нервов приносит больше — вреда или пользы.
И лишь на фоне кровавых мировых войн 20-го века врачи, наконец, достигли существенного прогресса в методах восстановления повреждённых нейронов. Для лечения солдат с тяжелейшими ранами, которые обычно подразумевали повреждения нервов, доктора разработали такие методы, как нервная трансплантация, когда кусочки нервов вживляются в пробелы разорванного нерва.
Через некоторое время врачи узнали, что одни повреждения периферических нервов поддаются лечению лучше, чем другие. Такие факторы, как время, место и размер повреждения, а также возраст пациента, могут существенным образом влиять на успех того или иного вмешательства. Раздавленные нервы лечить легче, чем разрезанные, а травмы, располагающиеся вблизи целевой ткани нерва, обладают более высоким шансом на восстановление, чем те, которые расположены от него дальше. Возьмём, например, локтевой нерв, простирающийся по всей длине руки и контролирующий основные мышцы предплечья и кисти. Человек с повреждением нервов рядом с запястьем с большей вероятностью восстановит после лечения функцию предплечья и кисти, чем тот, кто повредил этот нерв рядом с плечом, поскольку в этом случае он должен восстанавливаться от плеча и до самого запястья.
Даже сегодня многие травмы периферийных нервов трудно лечить, и учёные стараются лучше понять механизмы восстановления, чтобы усовершенствовать лечение. Одно примечательное достижение последних годов, согласно мнению невролога Ахмета Хёке из Школы медицины Университета Джонса Хопкинса, это «трансфер нерва», при котором ответвление находящегося поблизости нерва перенаправляется к повреждённому нерву. В случаях, когда, например, нерв повреждён вдали от целевой мышцы, существующих методов может быть недостаточно, чтобы способствовать регенерации по всей соответствующей протяжённости за период времени, необходимого на восстановление. Этот обходной манёвр даёт альтернативный путь восстановления функции. Сьюзан Маккиннон, пластический и восстановительный хирург из Университета Вашингтона в Сент-Луисе в большой степени поспособствовала успехам в трансфере нервов, предоставляя своим пациентам возможность пользоваться конечностями после таких повреждений периферических нервов, которые раньше приводили бы к постоянной потере их двигательной функции.
Например, Оскар Хэнсон, баскетболист-старшеклассник, потерял чувствительность и двигательную функцию своей левой руки после хирургической операции по восстановлению связки, в результате которой был повреждён его локтевой нерв. «На то, что он когда-нибудь снова сможет воспользоваться своей рукой, надежда была нулевая, — говорит его мать, Патриция Хэнсон. Но после того как Маккиннон провела процедуру трансфера нерва, большинство функций восстановились. «Этой операцией она спасла ему жизнь», — говорит Хэнсон.
Несмотря на скачкообразные достижения, сделанные в области лечения травм периферических нервов, идея о том, что нейроны в центральной нервной системе — головном и спинном мозге — невозможно восстановить, сохранялась до конца 20 века.
Поворотный момент наступил в начале 1980-х годов, когда канадский невролог Агуайо и его коллеги продемонстрировали на крысах, что нейроны спинного мозга и ствола головного мозга снова росли, после того, как в месте повреждения вживляли сегменты периферических нервов. Благодаря этому открытию стало известно, что нейроны центральной нервной системы также способы к регенерации, говорит Хёке: «Им просто необходима соответствующая среда».
В последующие годы неврологи работали над тем, чтобы выяснить, какой именно должна быть эта среда. С этой целью они искали различия между периферической и центральной нервной системой, способные объяснить, почему первая была лучше приспособлена к восстановлению повреждённых нейронов. Было выявлено несколько ключевых различий. Например, только повреждения в пределах центральной нервной системы приводили к образованию глиальных рубцов — масс ненейронных клеток, известных как глиальные клетки. Однако, предназначение этих клеток до сих пор остаётся спорным.
Сегодня поиск специфических механизмов, препятствующих повторному росту нейронов — как в теле, так и в мозге — остаётся областью активных исследований. Помимо открытия процессов, действующих в организме человека, учёные точно установили молекулы, способствующие восстановлению нервных клеток в других организмах, вроде фузогенов — клееобразных молекул, присутствующих у нематод. Исследователи пытаются обуздать фузогены для лечения сложных нервных травм человека.
Современные неврологи также поставили под вопрос другую давно установившуюся доктрину в этой области: идею о том, что мозг не участвует в нейрогенезе, создании абсолютно новых нервных клеток.
Ранние предпосылки идеи нейрогенеза в мозге появились в 1960-е, когда исследователи Массачусетского технологического института наблюдали признаки деления нейронов в мозге взрослых крыс. «В то время это открытие было воспринято скептически, — говорит Расти Гейдж, профессор генетики в Института биологических исследований Солка в Ла-Хойе в Калифорнии. — В это было просто слишком трудно поверить».
Затем, в начале 1980-х годов, невролог Фернандо Ноттебом из Университета Рокфеллера обнаружил, что у самцов певчих птиц область мозга, связанная с сочинительством песен, менялась в зависимости от времени года. Ноттебом и его коллеги показали, что клетки в мозге животных умирали и восстанавливались при смене времён года. Вдохновлённые этими данными, исследователи искали признаки нейрогенеза во взрослом возрасте у других животных. В 1998 году Гейдж и его коллеги обнаружили доказательства того, что этот процесс имеет место в мозге взрослого человека, а именно в гиппокампе, области, связанной с обучением и памятью.
Хотя с годами накапливается всё больше данных, поддерживающих нейрогенез у взрослого человека, некоторые эксперты всё ещё оспаривают его существование. В 2018 году группа учёных, одним из руководителей которой был Артуро Альварес-Буйлья, невролог из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, работавший с Ноттебомом над певчими птицами, опубликовала исследование, в котором утверждается, что образование новых нейронов — крайне редкое явление, и, скорее всего, оно отсутствует в мозге взрослого человека.
И всё же, всё больше людей сходятся во мнении, что нейрогенез действительно имеет место на поздних стадиях жизни — и этот рост, похоже, по большому счёту ограничен определёнными областями мозга вроде гиппокампа. В июле этого года группа учёных в Каролинском институте в Швеции сообщила о том, что молекулярные сигнатуры предшественников нейронов, или нейральных клеток-предшественников, присутствуют в мозге человека в течение всей жизни — от младенчества до старости. Теперь исследователи пытаются понять предназначение этих нарождающихся нервных клеток и задаются вопросом — могут ли они дать подсказки для лечения таких нейродегенеративных расстройств, как болезнь Альцгеймера. Некоторые учёные даже пытаются узнать, нельзя ли, нацелившись на нейрогенез, улучшать симптомы таких психиатрических состояний, как посттравматическое стрессовое расстройство.
«Понимание того, что нейроны могут восстанавливаться и расти снова, и идентификация деталей этого процесса стали большим достижением, — говорит Массимо Хиллиард, клеточный и молекулярный нейробиолог Квинслендского университета в Австралии. — Следующим шагом, — добавляет он, — будет выяснить, как контролировать эти процессы: это будет главным».
Автор статьи — Дайана Квон (Diana Kwon) — независимый журналист в области здоровья и наук о жизни. Проживает в Берлине.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК».
Вам также может быть интересно: