Травмы спинного мозга у млекопитающих почти всегда приводят к необратимому параличу. При разрыве длинных отростков нейронов организм мгновенно формирует на месте повреждения плотный рубец, который становится непреодолимым барьером для электрических сигналов.
Связь мозга с конечностями прерывается навсегда. Десятилетиями медицина пытается стимулировать регенерацию нервной ткани — стволовыми клетками, препаратами, но процесс занимает месяцы и чаще всего проваливается.
Альтернативный путь предлагают нейрочипы: они перехватывают сигналы из мозга и передают их в обход травмы, но нервная ткань при этом не восстанавливается, а сама операция остается сложной.
Природный механизм и новая идея
Некоторые беспозвоночные умеют восстанавливать перерезанные нервы иначе: их отростки физически находят друг друга и сливаются, возвращая проводимость мгновенно. Ученые из НИИ скорой помощи имени Склифосовского решили воспроизвести этот трюк у млекопитающих.
Они создали фьюзогенный материал на основе полиэтиленгликоля и хитозана. Полимер способен склеивать разорванные мембраны нейронов до того, как клетки погибнут и покроются рубцом.
Почему выбрали свиней
Анатомия спинного мозга, система кровообращения и реакция на травмы у свиней максимально близки к человеческим. Авторы работы проверили, сможет ли гель вернуть двигательные функции после полного пересечения спинного мозга.
Эксперимент: разрез, гель и стальная фиксация
Под наркозом хирург скальпелем полностью перерезал спинной мозг пяти свиньям. Трем особям на место пересечения сразу нанесли экспериментальный гель, а позвоночник жестко зафиксировали металлическими винтами и стержнями.
Две свиньи составили контрольную группу — позвонки закрепили, но полимер не использовали. После операции всем животным делали массаж ног и электростимуляцию мышц.
Результаты: разительный контраст за две недели
Различие проявилось стремительно. У свиней с полимерным гелем чувствительность кожи восстановилась уже на второй день. На пятые сутки эта группа начала контролировать мочевой пузырь.
Спустя 60 дней все три особи сами стояли и уверенно ходили на четырех лапах. Обе свиньи без геля остались парализованными.
Что показала микроскопия
В тканях контрольной группы исследователи обнаружили массивные рубцы, кисты с жидкостью и погибшие нервы. В спинном мозге пролеченных животных биологи зафиксировали плотные нервные волокна, пересекающие линию разреза.
Возвращение подвижности произошло именно за счет экстренного физического слияния нервов под действием геля, поскольку естественная регенерация потребовала бы гораздо больше времени.
Ограничения и перспективы
У нового метода жесткие рамки. Во-первых, спинной мозг повреждали хирургическим разрезом. В реальных условиях при авариях и падениях нервная ткань сминается и рвется хаотично — склеить такие повреждения будет намного сложнее. Во-вторых, полимер работает только в первые часы, пока не сформировался шрам.
Это концептуально меняет подход к лечению спинальных травм, смещая фокус с долгой регенерации на немедленную физическую починку.
Доказанный на свиньях результат подтвердил, что фьюзогенная терапия способна работать на крупных млекопитающих. До клинических испытаний на людях биологам и медикам предстоит длинный путь.
При успешном развитии технология может лечь в основу принципиально новой экстренной медицины — врачи смогут вводить полимер пострадавшим прямо на месте катастрофы, спасая нейронные связи до прибытия в операционную.