У большинства людей, которые получают травматические повреждения, есть неполные повреждения нервных схем, функция которых может быть частично восстановлена от реконфигурации сэкономленных схем с реабилитирующим обучением. Но механизмы не хорошо поняты.В проблеме этой недели Нейробиологии Природы биологи в Сан-Диего UC сообщают, что, удаляя ген, который кодирует Ryk, рецептор поверхности клеток для сигнальных белков, которые управляют проводкой нервной системы в развитии, увеличивает способность взрослых мышей реконструировать их нервные схемы для восстановления контроля за мелкой моторикой после повреждения спинного мозга.
«Наше новое исследование теперь представляет первые генетические свидетельства, что те, которые сигнальные белки, важные в проводке нервной системы в развитии, имеют глубокое влияние на то, как аксоны центральной нервной системы отвечают на повреждение спинного мозга», сказал Иминь Цзоу, преподаватель в Разделе Нейробиологии Подразделения Сан-Диего UC Биологических наук, который возглавил исследовательскую группу. «Это предполагает, что много других руководств сигналы, в дополнение к этим сигнальным белкам, могут также играть роли во взрослом ремонте спинного мозга. Это открывает новые возможности применить то, что мы учились в развитии нервной системы лечить паралич во взрослой жизни».Эти сигнальные белки или «Wnts», играют важные роли в коммуникации клетки клетки. В развитии нервной системы они определяют, какими типами нервных клеток молодые нейроны в конечном счете становятся и как они пространственно организованы.
Цзоу и коллеги в его лаборатории обнаружили больше чем дюжину лет назад, что градиенты белка Wnt в развивающемся эмбрионе также ведут рост аксонов, нервные волокна, которые соединяют нервные клетки в высоко организованную сеть нервных схем. Они также нашли впоследствии, что Wnts и их рецепторов не выражают или выражают по поводу очень низких уровней во взрослом спинном мозге и двигательной зоне коры головного мозга в мозгу. Но у мышей, которые подверглись повреждению спинного мозга, они обнаружили, что белки Wnt вновь появились вокруг lesioned области в спинном мозге, в то время как рецептор для белков Wnt, Ryk, появился в нейронах двигательной зоны коры головного мозга что аксоны проекта к спинному мозгу к движению контрольного органа.
Чтобы объяснить роль белков Wnt в ремонте спинного мозга, ученые развивали напряжение мышей, которые позволили им удалять Ryk из двигательной зоны коры головного мозга взрослой мыши.«Этот путь, животные могут обычно развиваться», сказал Цзоу. «И мы можем получить доступ к роли Ryk только во взрослой жизни, чтобы видеть, запрещает ли это перерост аксона после травмы».Используя это напряжение мышей и нормальной контрольной группы, ученые lesioned спинная колонка – трактат белого вещества в спинном мозге – в местоположении C5 позвоночника, чтобы подражать частичному повреждению спинного мозга в мышах.
Это разъединило их моторные и сенсорные аксоны, но оставило серое вещество и остальную часть белого вещества в их спинных мозгах неповрежденными.«Как люди с частичным повреждением спинного мозга, сенсорная и двигательная функция у мышей может восстановиться частично с реабилитирующим обучением», сказал Цзоу. «Мы использовали специальную задачу проверить способность животных использовать двигательную зону коры головного мозга, чтобы управлять квалифицированным движением.
Мыши обычно не используют переднюю лапу, чтобы схватить продовольственные шарики. Однако они могут быть обучены изучить эту задачу, которая зависит от команды от двигательной зоны коры головного мозга.
После обучения мы выборочно повредили нервное волокно, которое посылает команды для контроля за мелкой моторикой (cortiospinal трактат, которые являются спускающимися волокнами в спинной колонке), и смотрите, как контроль за мелкой моторикой восстанавливается с реабилитирующим обучением».После обучения ученые нашли, что их мыши, которые испытывают недостаток в Рике, выздоровели значительно лучше спустя один месяц после травмы, и останьтесь лучше в течение многих месяцев, чтобы прибыть.«Мы нашли, что управление Ryk не только улучшит результаты функционального восстановления, но также и ускорит восстановление», сказал Цзоу. «Если это может быть достигнуто в людях, это значительно улучшит восстановление и качество жизни для людей с частичными повреждениями спинного мозга».
Исследователи также произвели моноклональное антитело, которое заблокировало функцию рецептора Wnt, Ryk. Это антитело значительно улучшило восстановление мелкой моторики у крыс с тем же самым повреждением спинного мозга, измеренным тем же самым достижением и схватыванием задачи.«Это моноклональное антитело могло быть многообещающим терапевтическим инструментом не только для повреждений спинного мозга, но и травматического повреждения головного мозга и удара», сказал Цзоу. «Другое интересное открытие в этом новом исследовании состоит в том, что максимальное выздоровление от повреждений спинного мозга может только быть достигнуто, объединив молекулярную манипуляцию с реабилитирующим обучением.
Это важно для проектирования терапевтических стратегий».