Nadzieja dla chorych z uszkodzeniami mózgu

Istnieje wiele chorób neurodegeneracyjnych, jedną z najgorszych jest stwardnienie rozsiane (SR). W SR i podobnych chorobach dochodzi do uszkodzenia mieliny - otoczki chroniącej połączenia między komórkami mózgu, a w rezultacie do zniszczenia samych połączeń. Nie są znane przyczyna ani mechanizm tego zjawiska, choć najczęściej uważa się, że jest to choroba autoimmunologiczna.

U pacjentów ze stwardnieniem rozsianym naprawa mieliny przebiega nieprawidłowo z przyczyn, których dotychczas nie znamy - mówi Robyn Klein, wykładowca medycyny i neurobiologii w Szkole Medycznej Uniwersytetu Waszyngtońskiego w St. Louis. Najważniejsze jest zrozumienie natury problemu, bo nieodbudowane otoczki mielinowe oznaczają drastycznie większe ryzyko poważnej szkody dla układu nerwowego.

Choć nie zbliżono się za bardzo do zrozumienia przyczyn zanikania mieliny, pojawiła się nadzieja na skuteczny sposób odbudowywania mielinowych otoczek, co pozwoliłoby zatrzymać lub nawet cofnąć rozwój choroby. Taką nadzieją stało się białko o nazwie CXCR4, znane dotychczas z udziału w procesach kształtowania się mózgu u dzieci. Właśnie kształtowania, a nie naprawy, dlatego odkrycie wprawiło uczonych z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w zdumienie. Na ślad naprowadził zespół dr Klein fakt, że uszkodzenie mózgu powoduje wzrost liczby komórek wytwarzających białko CXCR4. Uznano więc, że warto się temu przyjrzeć.

Badania przeprowadzano na mysim modelu SR. Takie modele zwykle imitują skutki choroby poprzez wywoływanie procesów zapalnych, jednak takie podejście - zdaniem autorek badań - utrudnia skupienie się na tym, w jaki sposób przebiega regeneracja otoczek mielinowych. Zamiast tego dr Klein oraz główna autorka pracy, dr Jigisha Patel, zastosowały model niezapalny, podając w pożywieniu czynnik powodujący śmierć oligodendrocytów - komórek formujących mielinę. Po sześciu miesiącach diety wzbogaconej bis(cykloheksylidenohydrazydem) kwasu szczawiowego i śmierci komórek ciało modzelowate - połączenie nerwowe pomiędzy półkulami mózgu - zostało pozbawione swojej ochronnej otoczki. Kiedy następnie usunięto czynnik z diety, nowe komórki zaczęły migrować do miejsca naprawy mieliny, stając się nowymi oligodendrocytami.

Kiedy komórki macierzyste nie mogą już naprawić zniszczeń?

Badanie zaczęło się jednak wcześniej, kiedy jeszcze umierające oligodendrocyty wywoływały interesujące badaczy procesy i aktywowały inne komórki, skłaniając je do wytwarzania czynników zapalnych. Liczba receptorów CXCR4 osiągała szczyt w ciągu sześciu tygodni. Jeśli myszy karmiono bis(cykloheksylidenohydrazydem) kwasu szczawiowego (C₁₄H₂₂N₄O₂) dłużej, przez 12 tygodni, poziom czynnika zapalnego i jego receptorów znacząco spadał. Po 12 tygodniach myszy nie były już zdolne do odbudowy mielinowej otoczki. Sugeruje to związek pomiędzy odbudową mieliny a białkiem CXCR4. Wykazano także, że w komórkach mających stać się dojrzałymi oligodendrocytami występowały wysokie stężenia interesującego nas białka. Zablokowanie jego aktywacji lub ograniczenie jego produkcji w komórkach również powodowało niemożliwość odbudowy mieliny.

Najwyraźniej komórki prekursorowe muszą przestać się mnożyć, zanim zaczną migrować do celu, a CXCR4 odgrywa w tym jakąś rolę - tłumaczy dr Klein. Wydaje się też istotne dla zdolności komórek do przekształcania się w dojrzałe oligodendrocyty i formowania mieliny.

W planach są badania na myszach modyfikowanych genetycznie i wykorzystanie podczas studiów zaawansowanych technik obrazowania do dokładnego określenia związku pomiędzy uszkodzeniem mieliny a utratą połączeń międzykomórkowych.

Nie wiemy jeszcze, czy ta procedura naprawy mieliny jest u pacjentów z SR uszkodzona, czy w jakiś sposób nieskuteczna - mówi dr Klein. Ale bardzo intrygujący jest pomysł, żeby włączyć w mózgu coś, co potrafi on wykorzystać do samoleczenia przy wykorzystaniu własnych zasobów.

stwardnienie rozsiane sclerosis multiplex neurony mieliny oligodendrocyty CXCR4 Robyn Klein Jigisha Patel Washington University