Urazy mózgu, rdzenia kręgowego i nerwu wzrokowego w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN) są główną przyczyną niepełnosprawności i drugą najczęstszą przyczyną zgonów na świecie. Uszkodzenia OUN często prowadzą do utraty funkcji czuciowych, motorycznych i wzrokowych, co jest największym wyzwaniem dla klinicystów i naukowców.

Neuronaukowcy z City University of Hong Kong (CityU) niedawno zidentyfikowali i zademonstrowali małą cząsteczkę, która może skutecznie stymulować regenerację nerwów i przywracać funkcje wzrokowe po uszkodzeniu nerwu wzrokowego, dając wielką nadzieję pacjentom z uszkodzeniem nerwu wzrokowego, do którego dochodzi na przykład w przebiegu jaskry.

„Obecnie nie ma dostępnego skutecznego leczenia urazowych uszkodzeń OUN, dlatego istnieje natychmiastowa potrzeba potencjalnego leku wspomagającego naprawę OUN i ostatecznego przywrócenia pełnej funkcji, takiej jak funkcja wzroku u pacjentów” – powiedział dr Eddie Ma Chi -him, zastępca kierownika i profesor nadzwyczajny na Wydziale Neurologii oraz dyrektor Jednostki Badań nad Zwierzętami Laboratoryjnymi w CityU, który kierował badaniami.

Aksony są odpowiedzialne za przekazywanie sygnałów między neuronami oraz z mózgu do mięśni i gruczołów. Pierwszym krokiem do udanej regeneracji aksonów jest utworzenie aktywnych stożków wzrostu i uruchomienie programu odrastania, obejmującego syntezę i transport materiałów do ich odnawiania. Są to wszystkie procesy energochłonne, które wymagają aktywnego transportu mitochondriów (elektrowni komórki) do uszkodzonych aksonów na dystalnym końcu.

Uszkodzone neurony stoją zatem przed szczególnymi wyzwaniami, które wymagają transportu mitochondriów na duże odległości z somy (ciała komórki) do dalszych regenerujących się aksonów, gdzie mitochondria aksonalne u dorosłych są w większości nieruchome, a lokalne zużycie energii ma kluczowe znaczenie dla regeneracji aksonów.

Zespół badawczy kierowany przez dr Ma zidentyfikował terapeutyczną małą cząsteczkę M1, która może zwiększać fuzję i ruchliwość mitochondriów, powodując długotrwałą regenerację aksonów na duże odległości. Zregenerowane aksony wywoływały aktywność nerwową w docelowych obszarach mózgu i przywracały funkcje wzrokowe w ciągu czterech do sześciu tygodni po uszkodzeniu nerwu wzrokowego u myszy leczonych M1.

„Fotoreceptory w oczach [siatkówce] przekazują informacje wzrokowe do neuronów w siatkówce. Aby ułatwić powrót funkcji wzrokowych po urazie, aksony neuronów muszą regenerować się przez nerw wzrokowy i przekazywać impulsy nerwowe do celów wzrokowych w mózgu za pośrednictwem nerwu wzrokowego” – wyjaśnił dr Ma.

Aby zbadać, czy M1 może promować regenerację aksonów na duże odległości po urazach OUN, zespół badawczy ocenił stopień regeneracji aksonów u myszy leczonych M1 cztery tygodnie po urazie. Co uderzające, większość regenerujących się aksonów myszy traktowanych M1 osiągnęła 4 mm dystalnie od miejsca zlokalizowanego blisko skrzyżowania nerwów wzrokowych, podczas gdy u myszy kontrolnych traktowanych nośnikiem nie znaleziono regenerujących aksonów. U myszy leczonych M1 przeżywalność komórek zwojowych siatkówki (RGC, neuronów przekazujących bodźce wzrokowe z oka do mózgu) znacznie wzrosła z 19% do 33% cztery tygodnie po uszkodzeniu nerwu wzrokowego.

„To wskazuje, że leczenie M1 podtrzymuje długodystansową regenerację aksonów od skrzyżowania nerwów wzrokowych, tj. w połowie drogi między oczami a docelowym obszarem mózgu, do wielu podkorowych celów wzrokowych w mózgu. Zregenerowane aksony wywołują aktywność neuronów w docelowych obszarach mózgu i przywracają funkcje wzrokowe po leczeniu M1” – dodał dr Ma.

Aby dokładniej zbadać, czy leczenie M1 może przywrócić funkcje wzrokowe, zespół badawczy poddał myszom leczonym M1 test odruchu świetlnego źrenicy sześć tygodni po uszkodzeniu nerwu wzrokowego. Odkryli, że uszkodzone oczy myszy leczonych M1 przywróciły reakcję zwężenia źrenicy po oświetleniu światłem niebieskim do poziomu podobnego do oczu nieuszkodzonych, co sugeruje, że leczenie M1 może przywrócić reakcję zwężenia źrenicy po urazie nerwu wzrokowego.

Ponadto zespół badawczy ocenił reakcję myszy na wyłaniający się bodziec — indukowaną wizualnie wrodzoną reakcję obronną mającą na celu uniknięcie drapieżnika. Myszy umieszczono w otwartej komorze z trójkątnym schronieniem w kształcie graniastosłupa i szybko rozszerzającym się czarnym kołem nad głową jako wyłaniającym się bodźcem i zauważono u nich reakcję. Połowa myszy, którym podawano M1, zareagowała na bodziec, ukrywając się w schronie, co pokazuje, że M1 indukował silną regenerację aksonów w celu ponownego unerwienia podkorowych docelowych regionów mózgu w celu całkowitego przywrócenia ich funkcji wzrokowych.

Trwające siedem lat badanie podkreśla potencjał łatwo dostępnej, niewirusowej terapii naprawy OUN, która opiera się na wcześniejszych badaniach zespołu nad regeneracją nerwów obwodowych za pomocą terapii genowej.

„Tym razem wykorzystaliśmy małą cząsteczkę M1 do naprawy OUN poprzez proste wstrzyknięcie do ciała szklistego oczu, co jest ustaloną procedurą medyczną dla pacjentów, np. w leczeniu zwyrodnienia plamki żółtej. Pomyślne przywrócenie funkcji wzrokowych, takich jak odruch źrenic na światło i odpowiedź na zbliżające się bodźce wzrokowe zaobserwowano u myszy leczonych M1 cztery do sześciu tygodni po uszkodzeniu nerwu wzrokowego” – powiedział dr Au Ngan-pan.

Zespół opracowuje również model zwierzęcy do leczenia utraty wzroku związanej z jaskrą za pomocą M1 i prawdopodobnie innych powszechnych chorób oczu i upośledzenia wzroku, takich jak retinopatia cukrzycowa, zwyrodnienie plamki żółtej i traumatyczna neuropatia nerwu wzrokowego. W związku z tym uzasadnione są dalsze badania w celu oceny potencjalnego zastosowania klinicznego M1. „Ten przełom w badaniach zwiastuje nowe podejście, które może odpowiedzieć na niezaspokojone potrzeby medyczne w zakresie przyspieszenia powrotu do sprawności funkcjonalnej w ograniczonym przedziale czasu terapeutycznego po urazach OUN” – powiedział dr Ma.

Źródło: medicalxpress.com