Jak obnovit mozkové buňky a nervy sami

Kombinované působení molekulárních a vizuálních podnětů pomáhá buňkám sítnice obnovit kontakt s mozkem.

Náš nervový systém se dělí na centrální (mozek a mícha) a periferní (nervy, které sahají od mozku a míchy k vnitřním orgánům a částem těla). A pokud se periferní nervy dokážou v případě poškození regenerovat, pak centrální nervové dráhy takovou schopnost bohužel nemají téměř žádnou: například všichni víme, že mícha se po poškození zotavuje extrémně pomalu, pokud vůbec.

Sítnice. Krevní cévy (modré) a vlákna zrakového nervu (červená) jsou jasně viditelné. (Fotogalerie obrázků NIH / www.flickr.com/photos/nihgov/20515871393.)

Gangliová buňka sítnice. (Foto Bryan Jones / www.flickr.com/photos/bwjones/5727203037.)

Signály v nervových řetězcích probíhají podél nervových procesů a v případě poranění dochází k přetržení nejdelšího z nich, axonů, shromážděných v nervových svazcích. Nervové buňky by mohly obnovit své axony, ale brzdí je nedostatek proteinových růstových faktorů, tvorba ochranné jizvy v místě poškození, která brání růstu nervových procesů, a řada dalších důvodů. (Pro jistotu upřesněme, že nemluvíme o výskytu zcela nových neuronů, ale o starých buňkách, které znovu rostou na svých axonech.)

Neurobiologové podnikli mnoho pokusů, jak nějak aktivovat obnovu centrálních nervů: například při pokusech na myších se jim podařilo „natáhnout“ axony poškozeného zrakového nervu pomocí stimulujících chemických signálů a současně eliminovat proteiny, které proces obnovy potlačovaly. Úspěch byl pokaždé velmi mírný: růstové procesy neuronů za prvé ne vždy dorostly do konce a za druhé se spojily s nesprávnými partnery, takže zvířata zůstala slepá.

Nicméně v novém článku v Nature Neuroscience Andrew Haberman (Andrew Huberman) ze Stanfordu a jeho kolegové z Kalifornské univerzity v San Diegu a Harvardu píší, že zrakový nerv lze obnovit, pokud se použijí chemické podněty v kombinaci s vizuálními.

Jak je známo, zrakový nerv vystupující z oka je tvořen procesy gangliových buněk sítnice. Každý z nich přijímá signály z mnoha fotoreceptorů – tyčinek a čípků. Celkový signál shromážděný gangliovou buňkou je poslán podél jejího axonu do mozku.

Obraz komplikuje skutečnost, že existuje několik typů gangliových buněk, z nichž každá má svou specializaci: některé detekují pohyb, některé pouze určitou barvu atd. Lze si představit, jak různorodé jsou jednotlivé dráty – “axony”. které tvoří „kabel“ zrakového nervu – a tyto dráty se nakonec musí dostat do určitých oblastí vizuálního analyzátoru mozku.

Nyní si představte, že je zrakový nerv poškozen a my stojíme před úkolem obnovit přerušené spojení: zde je nutné nejen přinutit růst procesů gangliových buněk, ale také zajistit, aby na druhé straně poškození každý typ neurálního „drátu“ tvoří správný kontakt.

Buňky lze donutit k růstu axonů pomocí speciálního proteinu, který spustí příslušný růstový signál. Signál v centrálních nervech rychle mizí, ale vědci upravili myši tak, aby stimulující proteiny u zvířat působily neustále, a zároveň do jejich gangliových buněk sítnice zavedli geny pro fluorescenční proteiny, aby bylo možné sledovat jejich růst. Poté chirurgicky poškodili myším optický nerv a podívali se, co se stalo. Buněčné procesy rostly, jak se očekávalo, ale nemohly se plně zotavit.

Další skupina myší měla také poškozený zrakový nerv, ale nebyly jim podávány žádné molekulární stimulanty – pokoušeli se u nich vyvolat růst axonů čistě vizuálním stimulem pomocí vysoce kontrastních obrázků, které se myším ukazovaly několik týdnů. Nějaký efekt tam byl, ale zase ne příliš velký – tímto způsobem nebylo možné úplně obnovit vizuální „nervové zapojení“.

Ale když se obě metody, molekulární a vizuální stimulace, spojily, procesy gangliových buněk rostly mnohem dále a nejenže se dostaly do zóny křížení zrakového nervu, ale také našly potřebný kontakt pro přenos svého signálu.

Myši znovu získaly zrak, i když samozřejmě ne úplně; Podle autorů díla se to dá přirovnat k tomu, jak se úplně nevidomý člověk najednou mohl sám pohybovat po místnosti, obcházet stůl, skříň a další velké předměty. (Pokud jde o myši, ty například jasně viděly, jak se k nim blíží velký tmavý kruh, a schovaly se, jako by je ohrožoval opeřený dravec.)

Smyslem zde získaných výsledků vůbec není vytvořit na jejich základě jakousi klinickou terapeutickou metodu: pro molekulární stimulaci autoři práce použili genetické inženýrství, které je v této podobě u člověka jen stěží použitelné.

Hlavní věc je zde jiná – jak se ukazuje, nervy centrálního nervového systému lze stále stimulovat k zotavení, přestože tomu samy o sobě nejsou vůbec nakloněny. Oční nerv zde pravděpodobně nebude ojedinělý a možná by podobným způsobem mohla být posílena regenerační kapacita míšních drah – jen kdyby se pro ně našla správná kombinace různých podnětů.

Autor: Kirill Staševič

• Lidská sítnice vypěstovaná z umělých kmenových buněk
• Opice na pomoc lidem s poraněním míchy
• Nosní buňky léčí míchu
• Páteřní implantát umožňuje člověku stát na nohou