Восстановление нервных волокон в позвоночнике
Герасимова Е.А., Герасимов А.А., Меньшикова И.А.
Уральская государственная медицинская академия, Екатеринбург, Россия
Эффективность восстановления функции поврежденных периферических нервов конечностей зависит от сохранения анатомической непрерывности (или качества шва нерва) и от скорости прорастания нервных волокон в дистальном направлении. Сроки восстановления остаются длительными – от 1 до 10 лет, а полного восстановления их функции практически не бывает.
С применением микрохирургической техники шва нервов улучшилась правильная ориентация аксонов, что по данным зарубежных авторов лишь незначительно влияет на степень восстановления нервов.
Поэтому самая важная задача – увеличение скорости реиннервации, что зависит от реабилитационных мероприятий у этих больных. В последние годы среди консервативных методов все шире применяется электростимуляция мышц и нервов. Причинами малого эффекта такой электростимуляции является то, что местом воздействия электрического тока является ствол нерва, т.е. аксон и дендриты. Рост этих образований регулирует нервная клетка, расположенная в спинном мозге. На первом этапе нервная клетка активизирует рост нервных волокон, но постепенно теряет активность и, не получая раздражение с периферии, уменьшает свою восстановительную функцию. В этом состоянии нейроны живы, и достаточно их возбудить электрическим током, чтобы вновь начался процесс регинерации. Подведение же электродов непосредственно к нейронам небезопасно и требует оперативного вмешательства. Экспериментально доказано возможность подведения электрического тока к спинному мозгу через костную ткань дужки позвонка и мягкие ткани. Для простоты иглу-электрод вводят в межостистую связку в области позвоночника на уровне расположения нервных клеток пораженного нерва.
Профессором А.А.Герасимовым разработан новый метод внутритканевой электростимуляции позвоночника (ВТЭС). Опытным путем были установлены оптимальные параметры воздействия тока. Они близки к естественным биотокам в нервах, но превышают их по амплитуде в 1000 раз (патент №1273120). Чем сильнее ток, тем больше эффект. Разработана специальная конструкция аппарата, разрешенная МЗ РФ и включенная в реестр. Пассивный электрод укладывается накожно на конечности в проекции поврежденного нерва. Длительность процедуры – 40-60 минут. Курс лечения – 10-20 процедур.
С целью изучения эффективности методики проведен в эксперименте на собаках анализ лечения животных внутритканевой электростимуляцией (7 собак), контрольная группа без лечения (3 собаки). Эксперимент включал выполнение операции пересечения седалищного нерва и первичный шов у всех 10 собак. Курс лечения состоял из 18 процедур. Через 2,5 месяца животных выводили из опыта. Методы исследования включали клинический статус ЭНМГ и гистоморфометрию (Щудло Н.А., 2001). Через 2 месяца лечения после электростимуляции у всех животных отмечено появление М-ответа, амплитуда которого постепенно нарастала. Исследование численно-размерного состава регенерирующего нерва после пересечения свидетельствует, что в условиях электростимуляции происходят значительное ускорение роста осевых цилиндров и последующей дифференцировки нервных волокон. Следовательно, можно говорить об ускорении прорастания нерва на периферию при электростимуляции позвоночника.
Данные эксперимента перенесены в клинику. Целью исследований явилось определение эффективности восстановления нервов методом внутритканевой электростимуляции. В клинике травматологии УГМА обследовано 125 пациентов с травматическими повреждениями локтевого и срединного нервов средней и нижней третях предплечья. Все больные были разделены на отдельные группы и подгруппы в зависимости от вида шва и сроков лечения.
После проведения операции шва нерва больным, вошедшим в основную (первую группу) консервативное лечение проводилось с использованием метода внутритканевой электростимуляции позвоночника по методике проф. А.А. Герасимова (ВТЭС). Во вторую группу входили больные, которым применяли традиционные методы терапии, включая накожную электростимуляцию.
Результаты лечения оценивались по следующим критериям: 1.Изменение двигательной функции (динамика показателей силы мышц кисти в баллах, объема движений в суставах кисти). 2. Изменение чувствительной функции (динамика показателей поверхностной чувствительности в баллах, дискриминационной чувствительности). 3. Изменение трофической функции кожи, связанные с изменением её гидрофильности (коэффициента асимметрии кожного электропотенциала в зонах автономной иннервации поражённых нервов.
4. Динамика данных стимуляционной электромиографии (амплитуды М-ответа, скорости распространения возбуждения (СРВ), резидуальной латентности (РЛ)).
В результате лечения полное восстановление двигательной функции (мышечной силы и объема движений в суставах кисти) наблюдалось у 43 больных (57%) основной группы, и у 5 пациентов (10%) контрольной группы. Полное восстановление поверхностной чувствительности наблюдалось у 24 больных (32%) основной группы, и у 2 пациентов (4%) контрольной группы. Вегетативно-трофическая функция оценивалась коэффициентом асимметрии электропотенциала поверхностных тканей (КА ЭППТ). Он пришел к норме у 29 больных (38%) основной группы, и у 12 пациентов (26%) контрольной группы.
Таким образом, при сравнительном анализе эффективности лечения традиционными методами и электростимуляцией позвоночника выявлено, что последний сократил сроки восстановления более чем в 3-4 раза и существенно улучшил качество восстановления функции. При применении электростимуляции осложнений не было, лечение можно проводить у амбулаторных больных. Метод рекомендуется как наиболее эффективный и экономически выгодный в широкой практике. Эффективность достигается благодаря новому принципу: активизация функции нервной клетки с помощью физиологических параметров тока, подводимых непосредственно к дужке позвонка на уровне повреждения. Эта электростимуляция ускоряет прорастание нерва на периферию и улучшает качество восстановления.
Источник
Валерий Спиридонов, для РИА Новости
С тех пор, как работа доктора Канаверо с моим участием привлекла столь пристальное внимание, в силу своей открытости и контактности мне удалось установить связь с лучшими умами современности в области медицины. Значительную часть из них составляют наши, российские ученые, имеющие за плечами знания, сформированные на базе трансплантологии за период более чем в сто лет.
Сегодня, в соавторстве с Сергеем Васильевичем Колесовым – заведующим отделением, доктором медицинских наук, профессором ЦИТО имени Приорова в Москве, я познакомлю читателей с одной из востребованных экспериментальных методик, которые вызывают интерес в связи с до сих пор окончательно не решенным вопросом восстановления спинного мозга.
Связывая нервные волокна
Проблема регенерации спинного мозга при его повреждении и дефектах сегодня является одной из наиболее актуальных и требующих комплексного решения. Повреждения спинного мозга, чаще всего вызванные травмами позвоночника, приводят к тяжёлой инвалидизации людей, частичной или полной утрате трудоспособности, а зачастую даже способности к самообслуживанию.
На реабилитацию этой категории пациентов государство тратит ежегодно сотни миллионов рублей с минимальным положительным эффектом. Тысячи медицинских центров и лабораторий по всему миру ведут работу, направленную на решение этой проблемы, но, несмотря на технологический прогресс, значимого успеха достичь пока не удалось.
С появлением нанотехнологий в последние годы появились новые надежды получить ожидаемый результат.
Ученые московского Центрального научно-исследовательского института травматологии и ортопедии им. Приорова уже 15 лет пытаются найти ключ к восстановлению функций поврежденного спинного мозга. В 2013 году на базе ЦИТО была сформирована специальная научная группа из целого ряда специалистов, главная задача которой заключается в изучении проблем регенерации, в том числе и нервной ткани.
Российские ученые проводят опыты на лабораторных животных и на культурах тканей с использованием магнитных наночастиц.
Магнитные наночастицы обладают уникальными свойствами: они особым образом взаимодействуют с магнитными полями, не причиняют вреда организму и не вызывают раздражения, и их размеры можно легко менять, приспосабливая их для решения разных задач.
Если такие частицы ввести в организм и поместить пациента или подопытное животное в магнитное поле, то они будут способствовать сращиванию поврежденных нервных окончаний – аксонов, что потенциально может привести к восстановлению связей между “половинками” спинного мозга.
Подобный подход уникален для нас – похожие наночастицы используются по всему миру для совсем других целей: “точечной” доставки лекарств и “подсветки” тканей при рентгене и прочих диагностических процедурах.
Магнитные наночудеса
Серия экспериментов на крысах, проведенная в ЦИТО, показала, что магнитные наночастицы действительно способствуют заживлению травм позвоночника и спинного мозга.
В частности, крысы с частично поврежденным спинным мозгом, в организм которых вводились наночастицы, через несколько недель начали восстанавливать свою подвижность, тогда как их сородичи из контрольной группы оставались частично парализованными на протяжении всего эксперимента.
Помимо экспериментов на животных, специалисты ЦИТО проводят опыты и на образцах нервной ткани, выращиваемых в пробирке из клеток эмбрионов крыс. Подобные опыты помогут нам понять, что именно происходит на клеточном и молекулярном уровне во время восстановления связей между нейронами, а также понять, как наночастицы заставляют их аксоны “расти” в правильном направлении.
Эти научные поиски уже дали плоды – нам удалось найти способы “приклеивания” наночастиц к поверхности нейронов и научиться вводить их внутрь нервных клеток. Подобные приемы позволяют манипулировать положением и работой ряда внутренних компонентов нейронов, что в теории позволит медикам управлять тем, куда и как будут расти отростки аксонов, используя магнитные поля.
Все это, как надеются ученые ЦИТО, поможет нам в ближайшее время дать надежду парализованным пациентам, обречённым на страдания, вернуться к полноценной жизни.
Магнитные наночастицы не мешают работе других биомедицинских технологий, и они, вероятно, позволят решить фундаментальную проблему установления связей между “половинками” центральной нервной системы при пересадке головы, которая сегодня широко обсуждается в научно-медицинском сообществе.
Источник
После неполного разрыва спинного мозга, тело может частично восстановить основные двигательные функции. Так называемые мышечные «веретена» и связанные с ними сенсорные волокна, идущие обратно к спинному мозгу ,способствуют созданию новых нейронных связей после травмы спинного мозга . Этот механизм циркадного автоматизма ,возникающий во время процесса восстановления двигательных функций, был изучен исследовательской группой профессора Сильвии Арбер в университете Базеля и группой Фридриха Мишера в Институте медико-биологических исследований. Выводы их исследований могут способствовать выработке новых стратегий лечения после травмы спинного мозга, и результаты их исследований были опубликованы в журнале «Cell».
Повреждения спинного мозга часто приводят к хроническим нарушениям двигательных функций. Однако пациенты с неполным повреждением спинного мозга могут частично восстановить свои базовые двигательные функции, при определенных обстоятельствах. Считается, что оставшаяся неповрежденная ткань спинного мозга обеспечивает основу для формирования новых нейронных связей (мостиков). Но каким образом запускается формирование новых связей и что способствует этому – до сих остается непонятным.
В сотрудничестве с исследовательской группой профессора Grégoire Courtine из EPFL в Лозанне, команда профессора Сильвии Арбер в Базельском университете и Институт Фридриха Мишера продемонстрировали на экспериментальных мышах, каким образом парализованные конечности могут двигаться снова после неполной травмой спинного мозга. Наличие специфического сенсорного канала обратной связи, подключенного к рецепторам, располагающимся в мышцах – так называемые мышечные веретена – способствует функциональному восстановлению поврежденных нервных связей в спинном мозге.
Сенсорная обратная связь с помощью мышечных веретен обеспечивает запуск восстановления
Движение в конечности активирует сенсорную обратную связь от мышцы к спинному мозгу. Этот конкретный канал обратной связи способствует процессу восстановления проведения импульсов по спинному мозгу после травмы. В результате, базовые моторные функции могут быть восстановлены. “Сенсорные петли обратной связи от мышечных веретен, следовательно, являются ключевым фактором в процессе восстановления”, говорит Сильвия Арбер. После травмы спинного мозга, эти нервные импульсы продолжают предоставлять информацию в центральную нервную систему – даже тогда, когда передача информации от мозга к спинному мозгу больше не функционирует.
.”Важным фактором, для процесса восстановления является информация, передаваемая от мышц к центральной нервной системе, а не только информация, которую мозг посылает в мышцы, « объясняет ведущий автор исследования Ая Такеока. Кроме того, исследователи показали, что самопроизвольно после травмы могут быть восстановлены только базовые двигательные функции . Точные же локомоторные функции опорно-двигательного аппарата пока не удается восстановить и ,чаще всего, они утрачиваются .
Лечение должно начинаться с активации мышечных веретен
Исследование показывает, что активация мышечных веретен необходима для стимуляции процесса восстановления поврежденных нейронных связей после травмы спинного мозга. Таким образом, терапевтические подходы после травмы должны быть направлены на более широкое воздействие на мышцы, даже пассивного плана. Чем больше задействованы в движение мышц, тем больше стимулируются нервные импульсы обратной связи из мышечных веретен. Применяя этот принцип восстановления нейронных связей , сопутствующее восстановление основных двигательных навыков будет иметь больше шансов на успех.
Источник
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