Обезьяны помогут человеку восстановиться после повреждения спинного мозга

В ходе масштабного исследования международная группа ученых установила: приматы обладают более высокой способностью к восстановлению нарушенных функций спинного мозга при его латеральном (одностороннем) поражении. В  работе группы,результаты которой опубликованы в престижнейшем журнале Science Translational Medicine, принял участие доктор медицинских наук, главный научный сотрудник Института трансляционной биомедицины СПбГУ Павел Мусиенко.
Ученые провели масштабное исследование, в ходе которого была установлена непосредственная связь между латерализованностью повреждений спинного мозга и восстановлением нарушенных функций, а также выявлены процессы, определяющие эту зависимость. В результате работы исследователи пришли к важному заключению: приматы обладают более высокой способностью к восстановлению функций спинного мозга по сравнению с другими животными, в частности  грызунами.
Причина этого заключается в анатомических и функциональных различиях кортико-спинального пути, через волокна которого кора одной половины головного мозга взаимодействует со спинальными нейронами. У крыс кортико-спинальный путь  ограничивается одной стороной, тогда как у обезьян и человека этот путь является двусторонним. «Из-за этих анатомических особенностей у приматов значительная часть волокон, идущих от коры одной половины головного мозга, не затрагивается после латерального повреждения спинного мозга, — рассказал доктор медицинских наук, главный научный сотрудник Института трансляционной биомедицины СПбГУ Павел Мусиенко. — В результате возможно образование обходных путей передачи нейронального сигнала вокруг повреждения и, как следствие,  восстановление функций конечностей.  Наши исследования показали, что такая нейропластичность менее выражена у крыс».
Ученые предположили, что такими особенностями структуры кортико-спинального пути у приматов можно объяснить полное восстановление при латеральных, а не симметричных (двухсторонних) поражениях спинного мозга. С целью подтверждения или опровержения этой гипотезы были сопоставлены описания процесса восстановления нарушенных функций у более чем 400 пациентов с тетраплегией (неполным повреждением спинного мозга, полностью поражающим одну сторону). Кроме того, учеными было проведено наблюдение над функциональными изменениями кортико-спинального пути у пациентов с тетраплегией, а также разработаны модели латерального повреждения спинного мозга у грызунов и обезьян.
Исследование проходило в несколько этапов. Сначала ученые наблюдали за восстановлением навыка ходьбы у людей и животных при латеральном повреждении спинного мозга. Как оказалось, восстановление этого навыка у людей и обезьян происходит более эффективно, чем у крыс. Также, в отличие от грызунов, люди и обезьяны демонстрировали значительное восстановление двигательных функций верхних конечностей. Эти наблюдения привели исследователей к мысли о существовании определенных механизмов, которые обеспечивают более успешное восстановление функций у приматов, чем у грызунов.
На следующем этапе работы ученые зафиксировали значительное изменение структуры кортико-спинального пути ниже уровня повреждения у обезьян — увеличение в нем количества волокон по средней линии спинного мозга, а также образование множественных аксональных ветвлений в денервированных спинальных сегментах.
Последний этап исследования показал: восстановление нарушенных функций зависит от определенных анатомических особенностей и электрофизиологических характеристик. Так, в результате адаптационных процессов у приматов, в отличие от грызунов, формируются обширные обходные пути, которые способствуют более полному восстановлению функций, особенно после латеральных повреждений.
Таким образом, ученые смогли доказать, что, вопреки устоявшемуся мнению, у приматов вероятность спонтанного восстановления нарушенных функций выше, чем у грызунов, при схожих травмах спинного мозга. Результаты исследования подтвердили необходимость применения моделей обезьян в трансляционных исследованиях и в разработке восстановительной терапии при повреждении спинного мозга человека.
«Нам удалось подчеркнуть важность развития методов лечения, направленных на активацию нейропластических изменений при заболеваниях и травмах  спинного мозга, — пояснил Павел Мусиенко. —  При повреждениях кортико-спинального тракта у человека  такие подходы могут оказаться особенно эффективными».
Описание рисунка:
Паралич: приматы восстанавливаются быстрее после повреждения спинного мозга
После половинных повреждений спинного мозга у приматов, в отличие от грызунов, формируются обширные обходные пути, соединяющие кору головного мозга и спинальные нейроны. Эти обходные пути позволяют приматам, включая людей, со временем восстанавливать значительный уровень утраченных двигательных способностей.