Новейшие технологии в лечении травм позвоночника
Препарат на основе двух генов поможет восстановить двигательную активность пациента после травмы спинного мозга. Революционная разработка российских ученых защищает нейроны от гибели, стимулирует рост кровеносных сосудов и новых нервных волокон. Эффективность препарата показали проведенные на крысах эксперименты – спустя несколько месяцев после начала лечения животные смогли ходить на прежде парализованных конечностях. Для того чтобы начать доклинические испытания, исследователям осталось решить проблемы с финансированием.
Предотвратить рубцевание
Травма спинного мозга, возникшая в результате аварии, несчастного случая или падения с высоты, нередко приводит к потере чувствительности и способности двигать частями тела ниже места поражения. Сейчас помочь мышцам усилить сигнал может только экзоскелет и нейропротезы, и то при условии, что не полностью утрачена связь между спинным и головным мозгом. Исследователи из Казанского федерального университета (КФУ) создали препарат, который позволяет успешно бороться с травмами спинного мозга, несмотря на наличие осложняющих выздоровление факторов.
Дело в том, что при повреждении спинного мозга организм постепенно наращивает в месте травмы рубец, состоящий из соединительной ткани. Он необходим для своеобразной фиксации места повреждения, но в дальнейшем препятствует росту аксонов, отростков нервных клеток, с помощью которых осуществляется связь с другими клетками.
Перед исследователями стояла задача создать такой препарат, который снижал бы скорость образования рубца и восстанавливал нервную ткань.
Ампула с ДНК
Исследователи из института фундаментальной медицины и биологии КФУ создали такой препарат, взяв за его основу два гена (VEGF и FGF2). Первый ген нормализует кровоснабжение при нейротравме, поддерживает выживаемость нейронов, стимулирует нейрогенез, рост новых сосудов и аксонов. Второй ген представляет собой фактор роста, обладает выраженным нейротрофическим действием – поддерживает выживаемость клеток в области повреждения, способствует развитию нервных волокон. Получившийся препарат содержит и регуляторные элементы, которые контролируют работу этих генов.
– Никаких изменений в ДНК человека не происходит, оба этих гена и так присутствуют в организме человека, – пояснил руководитель лаборатории генных и клеточных технологий института фундаментальной медицины и биологии КФУ Альберт Ризванов. – Мы просто вносим в тело дополнительные копии активных генов, с помощью нескольких микроинъекций в спинной мозг выше и ниже травмы. Тем самым мы модифицируем часть нервных клеток (но не «вмешиваемся» в их ядро) и «программируем» их на усиленный рост и восстановление.
Испытания препарата на животных проходили следующим образом. Чтобы смоделировать повреждение спинного мозга, у подопытных вскрывали позвоночник и по нему с помощью специального молоточка наносили удар строго определенной силы. После операции животные теряли чувствительность задних конечностей и способность ими двигать. Во время всего эксперимента за животными тщательно ухаживали, помогая справляться с гигиеной и приемом пищи.
После нанесения травмы ученые переходили к лечению. Опытной группе животных вводили генный препарат, а контрольной позволяли восстанавливаться без стороннего вмешательства.
Двигай лапами
У крыс контрольной группы через два месяца после травмы наблюдалось частичное восстановление двигательных функций – животные сгибали лапы в одном или двух суставах. Однако полноценно передвигаться, удерживать вес тела и координировать движения грызуны не могли. Крысы в опытной группе в этот же период стали уверенно вставать на лапы, ходить, контролируя движения передних и задних конечностей.
– Помимо применения генного препарата мы проводим исследования эффективности лечения травм спинного мозга с помощью мезенхимных стволовых клеток, – рассказал старший научный сотрудник лаборатории генных и клеточных технологий института фундаментальной медицины и биологии КФУ Яна Мухамедшина. – Результаты обеих работ обнадеживают и показывают, что мы можем эффективно восстанавливать травмированный спинной мозг и его функции у крупных животных, в частности свиней, а в дальнейшем и у человека.
В перспективе ученые планируют сочетать эти методики для лечения травм головного мозга и терапии нейродегенеративных заболеваний.
Несмотря на то что гены в составе препарата и так присутствуют в человеческом организме, некий элемент риска всё равно есть и его невозможно предсказать, считает директор Института молекулярной медицины Научно-технологического парка биомедицины Сеченовского университета Андрей Замятнин.
– В составе генетической конструкции, которая используется, есть части (регуляторные элементы), которые в человеческом организме отсутствуют, – пояснил он. – Их влияние на организм абсолютно непредсказуемо. Поэтому для доказательства безопасности препарата необходимо провести клинические испытания.
Ученые готовы начать доклинические испытания в течение года, если решат вопрос финансирования.
Источник
«Это потрясающее чувство. Я вновь могу согнуть колени, самостоятельно поднять ноги и даже пошевелить пальцами», – рассказывает один из участников экспериментального лечения, которому удалось вернуть свои двигательные способности за счет технологии спинномозговой стимуляции. После травмы позвоночника, полученной 2010 году, его ноги были парализованы.
Фактически сразу несколько исследовательских групп как в России, так и за рубежом трудятся над различными способами лечения паралича, вызванного инсультом или травмой спинного мозга. Благодаря инновационным протоколам лечения пациенты с хронической параплегией заново учатся ходить.
Подобные технологии позволяют стимулировать спинной мозг сверхточными электрическими импульсами, активировать нейромышечные связи ниже травмы и одновременно с этим усиливать остаточные команды от мозга.
Какие механизмы реабилитации уже существуют и могут быть использованы для лечения?
Травма спинного мозга приводит к серьезным нарушениям двигательной активности, значительно снижает качество жизни и влечет за собой значительные расходы для семей и общества. Чтобы преодолеть последствия подобных недугов, ученые стараются восстановить у парализованных людей именно способность ходить.
По мнению нейрофизиологов решающее значение для реабилитации двигательных функций имеет временное совпадение между внешней электостимуляцией и остаточной командой мозга. Так, чтобы добиться идеальной синхронизации, швейцарские ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) связали расшифровку двигательного намерения мозга с подачей электросигналов для стимуляции спинного мозга через имплант.
В России подобными исследованиями занимается команда Юрия Герасименко, который много лет возглавляет Институт физиологии им. И.П. Павлова в Санкт-Петербурге. Совместно с российскими и американскими коллегами ему удалось сломать главный стереотип о параличе нижних конечностей.
Ещё лет двадцать назад считалось, что повреждения позвоночника носят анатомический характер, а движениями ног напрямую управляет головной мозг. Ученые расценивали позвоночник исключительно как проводником между мозгом и нижними конечностями и если под воздействием травмы эта связь нарушалась, то человек был вынужден навсегда пересесть в инвалидное кресло.
Но это оказалось заблуждением.
В Институте физиологии после долгих лет упорной работы сумели доказать, что учёные прошлых лет недооценивали значимость спинного мозга, и за движения нижних конечностей человека, в частности, способность ходить, отвечает именно спинной мозг.
Спинной мозг – орган центральной нервной системы, нервная трубка, находящаяся в позвоночном канале. Она делится на 31 сегмент, каждый из которых управляет своей частью тела и собирает информацию – болевую, кожную и мышечную.
Спинной мозг обладает всеми механизмами для инициации и регуляции движений. А это значит, что «починить» человека при параличе можно воздействуя именно на этот орган. Задачей ученых, работающих в Институте физиологии, было научиться управлять шагами, стимулируя спинной мозг. Нейрофизиологи проводили тестирование различных участков спинного мозга у животных в продольном и горизонтальном направлении, пока, наконец, не нашли зону, стимуляция которой вызывала шагательные движения.
«У человека, как у любого млекопитающего в спинном мозгу существуют участки, ответственные за ходьбу. В Хьюстоне поставили задачу – применить к пациентам с травмой спинного мозга стимуляцию, чтобы инициировать шагательные движения. И мы описали у всех пациентов зону, стимуляция которой вызывает необходимую реакцию», – рассказывает Юрий Герасименко.
В ходе дальнейшей работы учёным удалось доказать, что поражение спинного мозга, возникающее при травме позвоночника, носит не анатомический характер, а функциональный. Следовательно, воздействуя на определенные центры, можно восстановить функцию, нарушенную травмой.
Команда Юрия Герасименко разработала такую методику воздействия на спинной мозга, в ходе которой на оболочку нервной трубки устанавливаются электроды, а под брюшину имплантируется стимулятор. Вследствие электростимуляции нервные клетки, взаимодействуя с проводящим имплантом, создают связанные цепочки в обход повреждённого участка и организм «ремонтирует» систему связи между головным и спинным мозгом.
По итогам такого лечения пациент восстанавливается от полного паралича до возможности самостоятельно ходить своими ногами. Стимулятор подает электрические импульсы, которые запускают парализованные ноги и одновременно с этим сигналы «эхом» уходят в головной мозг. И понемногу, шаг за шагом, человек заново учится управлять телом.
«Я даже сидеть стал намного лучше, потому что окреп позвоночник. Я стреляю из лука, хожу по беговой дорожке. Да, мне пока нужны ходунки, и за мной присматривает тренер, но я уверен, что скоро не буду нуждаться в помощи. Это главное для меня», – рассказал один из пациентов доктора Герасименко.
В тоже время, европейские ученые смогли далеко продвинуться в вопросе эффективности и скорости лечения. Если раньше пациенты демонстрировали прогресс только спустя несколько месяцев интенсивной реабилитации, чаще всего – примерно через год. То исследование, выполненное в Швейцарии, показало, как пациенты смогли вновь ходить (с небольшой помощью) спустя всего несколько дней. А после нескольких месяцев тренировок контролировать ранее парализованные мышцы ног даже при отсутствии электростимуляции.
Разница подходов заключалась в том, насколько постоянным был внешний источник тока. Для эпидуральной электростимуляции, как в других исследованиях, пациенту было имплантировано устройство, которое доставляет электрические сигналы в позвоночный столб ниже области повреждений. Когда травма нарушает связь между спинным и головным мозгом, не давая нервным сигналам достигать конечностей, электростимулятор выступает в роли «моста», перенося электрические сигналы в области позвоночника под местом травмы.
Чтобы понять, как нервная система подает электрические сигналы, чтобы обеспечить каждое движение конечностей, исследователи создали «карту» того, как выглядят типичные импульсы мозга, направленные на активацию движений. Затем они определили, в какую область позвоночника электроды должны доставлять стимулирующие сигналы, чтобы соответствовать обнаруженным паттернам и построили систему, которая передавала сигналы ровно туда, куда нужно.
Ученым пришлось подбирать отдельные параметры системы под каждого пациента. Они даже создали персонализированные модели позвоночников, находящиеся в солевом растворе, проводящем электрический ток, что позволило команде в точности определить, куда поместить электроды при последующей операции. Затем паттерны электрических сигналов были откалиброваны под каждого пациента.
«Все подопытные смогли ходить с использованием ассистивных устройств спустя неделю», – подтвердила одна из руководителей группы ученых Джоселин Блотч. В последующих тестах пациенты оказались способны произвольно выбирать длину и скорость своих шагов и в течении часа идти по беговой дорожке, проходя дистанцию порядка одного километра. Все движения самостоятельно выбирались человеком, а эпидуральный имплант при этом не генерировал никаких непроизвольных движений.
«Наши пациенты должны были постоянно думать о совершении подходящих движений ног. Их мозг оставался активным все время, чтобы отрабатывать сигналы цепи обратной связи с электростимуляцией, которая активировала мышцы», – сказала Карен Минассиан, одна из авторов работы. Из-за постоянной вовлеченности, лечение привело к тому, что произвольные движения со временем восстанавливались по мере того, как вновь появлялись соединения в нервной системе.
Успешность лечения зависит от ряда факторов, включая тяжесть травмы и уровень оставшихся двигательных функций. Для некоторых, оно может привести к масштабным улучшениям за короткое время. По мнению ученых, проверка методики на большем числе подопытных станет важным следующим шагом. Ученые планируют изучить результаты методики на людях, получивших свои травмы недавно, когда «потенциал пластичности находится на максимальном уровне, а нейромышечная система еще не испытала эффекта атрофии вследствие хронического паралича».
Ученые отмечают, что данная техника пока еще не готова для применения в клинических условиях. Необходимо тщательно проверить все аспекты подобного лечения, в том числе его эффект на повседневную жизнь пациента за пределами госпиталя. Исследователи разработали активируемую голосом систему, которая позволяет пациенту включать и выключать эпидуральную электростимуляцию по желанию, а также выбирать один из нескольких режимов стимуляции: ходьба, езда на трицикле и т.д. Заставить имплант работать – это важная задача, но также необходимо сделать его доступной использования пациентом в повседневных условиях.
Уже сейчас российские учёные создали следующее поколение подобного устройства – беспроводной стимулятор. Эти открытия и разработки лягут в основу новых интернациональных проектов, которые построят будущее медицинской реабилитации. Будущее, в котором людям не понадобятся инвалидные коляски.
Источник
Многие пациенты после травмы позвоночника и спинного мозга сталкиваются с резко изменившимися условиями жизни – полная зависимость от посторонней помощи. Это зачастую приводит человека к депрессии и неспособности к дальнейшему восстановлению, возникают психологические трудности в семье. Усугубляет ситуацию длительность восстановления, которая длится годами с минимальным результатом, особенно на фоне депрессивного настроения. Но, медицина не стоит на месте, что нового в реабилитации спинальных больных? Что может помочь таким пациентам в более короткие сроки получить видимый результат и утвердиться в возможности уверенного восстановления?
Новые подходы в реабилитации: биологически обратная связь и виртуальная реальность
Многие специалисты в области реабилитации движутся в направлении совершенствования существующих методов кинезиотерапии, механотерапии, комбинирования их, усложнения и получают результаты. Но, в медицине существует и другое направление – это внедрение совершенно новых подходов к лечению с новым оборудованием и методиками. Становятся доступными методы, которые радикально меняют подходы к эффективной реабилитации.
Среди стандартных методик лечебной физкультуры, физиотерапевтических процедур, биостимуляции появляются такие новые методы воздействия на организм как биомеханическая стимуляция мышц, микрополяризация мозга, кинезиотейпирование, механоаппараты с биологической обратной связью, подвесная терапия.
Что нового в реабилитации спинальных больных? О некоторых методах стоит рассказать подробнее.
Современные механоаппараты с БОС.
Механоаппараты с биологической обратной связью – это тренировочные комплексы в процессе тренировки на которых пациент имеет возможность самостоятельно видеть, оценивать и влиять на результаты тренировок. Это очень важно, так как в процесс восстановления включается мозг – основной управляющий всем организмом. Подобные тренировки происходят в виде простых или сложных игр, тренируя мышцы и вовлекая в работу нервную систему, которая управляет этой мышцей. Один из таких – признанный медицинский тренажер для спинальных пациентов Thera Vital позволяет пациенту активно влиять на процесс восстановления. Этот тренажер оснащен системой биологически обратной связи, которая в режиме реального времени показывает результаты двигательной терапии и может «читать мысли» пациента, корректируя параметры тренировки. Тренировка двигательного аппарата становится более эффективной. Мотивация пациента повышается. Научные исследования подтвердили эффективность использования THERA-Vital в реабилитации спинальных пациентов и постинсультных больных.
Механоаппараты-вертикализаторы с биологической обратной связью
Микрополяризация мозга.
Микрополяризация мозга – это воздействие постоянным током малой величина на ткань мозга. Доказано, что такое воздействие восстанавливает целостность отростков нервных клеток и вызывает регенерацию нервной ткани. Это не инвазивная методика, не требует операций, но переоценить возможности этого метода сложно. Спинной мозг – это путь по которому головной мозг управляет мышцами ног и рук и внутренними органами. При травме мозг лишается этой возможности. Микрополяризация мозга воздействует на очаг травмы и восстанавливает пораженный участок, восстанавливая контроль мозга над телом. Многие работы зарубежных специалистов подтверждают регенеративные возможности микрополяризации мозга при воздействии на поврежденную нервную ткань. Процедура микрополяризации проводиться как самостоятельно, так и в сочетании с кинезиотерапией или механотерапией, что ускоряет процесс выздоровления.
Микрополяризация мозга у спинальных пациентов, в несколько раз ускоряет восстановление движений и тазовых нарушений.
Биомеханическая стимуляция.
Биомеханическая стимуляция мышц новый метод в медицине, который влияет на состояние мышц. Разрабатывался метод для космонавтов, которые проводили длительное время в состоянии малоподвижности и невесомости из-за чего у них после длительного нахождения на орбите развивались выраженные гипотрофии мышц и они не могли после возвращения на землю ходить. Использование БМС помогло справиться с таким недугом, под действие биомеханической стимуляции специальным прибором мышца тренировались без видимого движения. С помощью биомеханической симуляции мышц (БМС) хорошо поддаются лечению атрофии мышц, контрактуры, тонизируются обездвиженные мышцы и активно стимулируются внутренние рецепторы мышц , что очень актуально у спинальных больных.
Пациенты, у которых мы применяли микрополяризацию мозга и БМС в сочетании с передовыми методами кинезиотерапии получили прекрасные результаты: за период в 9-10 месяцев из состояния полной обездвиженности ног стали самостоятельно передвигаться с внешней опорой., полностью восстановилась работа тазовых органов! Для многих спинальных пациентов самостоятельно стоять – это достижение. А тут такой результат!
Подвесная терапия.
Подвесная терапия уникальна тем, что дает возможность очень ослабленным мышцам совершать движения в состоянии без нагрузки. Нервная система начинает управлять мышечным движением. Повторяемые тренировки усиливают мышцы и они могут совершать движение уже в нагрузке, например в вертикальном положении. Сочетание этих тренировок с трансвертебральной микрополяризацией спинного мозга ускоряет процесс восстановления движений парализованных мышц.
Подвесная терапия в лечении пациентов после травмы позвоночника и спинного мозга.
Новые методы терапии и восстановления спинальных пациентов доступны в Запорожье в медицинском центре «Аватаж» и сочетают в себе передовые технологии, качественное оборудование и опытных специалистов. Такой комплекс позволяет спинальным пациентам за короткое время стать на ноги и научиться самостоятельно ходить. Реабилитация спинальных больных в Запорожье, в медицинском центре Аватаж, телефоны 067 234 87 00; 050 435 87 00.
22.11.2020
Источник