"Przerwanie rdzenia to także wyzwanie dla naukowców. Każde odkrycie, które choć trochę może poprawić sytuację chorych, jest warte wysiłku. Badanie mechanizmów naprawy uszkodzonych komórek nerwowych i przywracania funkcji to cel naszych badań” - wyjaśnia badaczka. Małgorzata Skup jest koordynatorką polsko-niemieckich badań pt. "Terapie genowe kierowane na neutrofiny i białka adhezji komórkowej: ocena potencjalnych strategii naprawczych w uszkodzeniach rdzenia kręgowego”.

Aby w pełni zrozumieć założenia tej pracy,  warto sobie uzmysłowić, czym w rzeczywistości jest poprzeczne przerwanie rdzenia.

Jest to, w największym uproszczeniu, oddzielenie ciała (poniżej miejsca przerwania) od mózgu, czyli centrum zarządzającego organizmem. Ciało staje się nieposłuszne jego woli i tracimy nad nim kontrolę.

NIEPOSŁUSZNE CIAŁO

Przerwanie rdzenia, wbrew pozorom, nie oznacza jednak całkowitego bezkrólewia w izolowanych od mózgu rejonach. Odcinek rdzenia izolowany od wyższych pięter układu nerwowego potrafi gromadzić informacje, analizować je i na ich podstawie wydawać nerwowe polecenia. Problem w tym, że polecenia te nie są nie tak złożone, jak te mózgowe. Wystarczają jednak, by np. regulować napięcie mięśni, przepływ krwi w ciele, kontrolować procesy wydalania, utrzymywać ciepłotę ciała, a nawet umożliwiać stosunki seksualne.

"Często w rejonie nawet rozległego uszkodzenia rdzenia udaje się przetrwać pojedynczym neuronom przewodzącymi informacje z mózgu. Włókna te nie tylko przewodzą informacje do centrali, ale też przekazują jej rozkazy, np. ruchowe, do nóg. Aby mogły być one realizowane, a więc by człowiek mógł na przykład poruszać nogami, potrzebna jest współpraca ocalałych neuronów z rdzeniem poniżej miejsca jego uszkodzenia. Często jest to jednak bardzo trudne" – podkreśla naukowiec.

Okazuje się bowiem, że odizolowany od mózgu odcinek rdzenia ulega różnego stopnia degeneracji.

Przez dłuższy czas nie rozumiano jej powodów. Dopiero w ostatnich latach udało się dowieść, że mózg, oprócz funkcji nadzorczych nad całym układem nerwowym, wywiera nań także działanie troficzne, czyli pobudza neurony do wzrostu, stymuluje ich plastyczność, dba – najogólniej mówiąc - o ich dobrą kondycję. Jednym ze sposobów tego działania jest wydzielanie przez neurony mózgu kilku odmian neurotrofin – białek o działaniu wzrostowym.

OBIECUJĄCE NEUROTROFINY

Odkrycie działania neurotrofin rozbudziło ogromne nadzieje na ich terapeutyczne wykorzystanie. Zamierzano zatrudnić je do leczenia wszystkich tych chorób, u podłoża których leży wymieranie lub degeneracja neuronów - choroby Alzheimera, stwardnienia zanikowego bocznego, choroby Parkinsona, urazów rdzenia...

Niestety, podjęte próby nie dość, że nie przyniosły oczekiwanych rezultatów, to jeszcze zniechęciły klinicystów do kolejnych eksperymentów z neurotrofinami. Czy słusznie?

"Naszym zdaniem, zbyt wcześnie złożono neurotrofinową broń" - uważa warszawska neurobiolog.

"Wydaje się, że pierwsze próby zastosowania ich w klinice podjęto, kiedy nie znano jeszcze farmakokinetyki tych substancji. Wiele wskazuje na to, że podczas badań klinicznych nie trafiały one tam, gdzie powinny. W dodatku, nieznana była jeszcze preferencja neuronalna do neurotrofin. Mówiąc inaczej, nie zawsze podawano te białka, na które chore neurony miały akurat ochotę.. Brakowało też wiedzy na temat receptorów neurotrofinowych. A mają one kolosalne znaczenie dla powodzenia terapii. Jeden z nich warunkuje dobroczynne działanie czynników troficznych, drugi zaś je hamuje" – wyjaśnia naukowiec.

Przy dzisiejszym stanie wiedzy można wręcz powiedzieć, że próby sprzed lat praktycznie skazane były na niepowodzenie.

Pełna optymizmu dr hab. Małgorzata Skup, wraz z niemieckimi partnerami – zespołami prof. Melitty Schachner z Zentrum fuer Molekulare Neurobiologie Uniwersytetu w Hamburgu  oraz prof. Mathiasa Baehra z Oddziału Neurologii Kliniki Uniwersyteckiej w Getyndze  – postanowili jeszcze raz przyjrzeć się czynnikom wzrostu tkanki nerwowej.

ZMUSIĆ ORGANIZM , BY SAM PRODUKOWAŁ LEK

"Wprowadzanie neurotrofin do uszkodzonego układu nerwowego z różnych powodów okazało się trudne. Postanowiliśmy zatem opracować metodę alternatywną. Wykorzystując proste ćwiczenia fizyczne, pobudzamy układ nerwowy – odcinki poniżej miejsca uszkodzenia, by sam produkował terapeutyczną dawkę neurotrofin. Badamy wpływ takiego traktowania na zwierzęta laboratoryjne" – omawia projekt dr hab. Skup.

Warszawski zespół z Instytutu Biologii Doświadczalnej PAN zajął się również zmianami ekspresji receptorów dla neurotrofin. W tym samym czasie partner niemiecki zajmował się wpływem podobnych ćwiczeń na poziom tzw. białek adhezyjnych w tkankach układu nerwowego. Białka te wzmacniają strukturę tkanek oraz nakierowują włókna nerwowe podczas ich wzrostu. odpowiadają one za procesy plastyczne tkanki nerwowej, a więc i jej pourazową reorganizację.

BÓL, KTÓRY NIE BOLI

Jak przebiegały badania? Schemat wydaje się prosty. Najpierw zwierzętom laboratoryjnym (szczurom) przecinano rdzenie kręgowe, w taki sposób, by oddać warunki ludzkiej paraplegii. Po zabiegu mogły więc sprawnie poruszać przednimi łapami, tylne zaś były całkowicie sparaliżowane. W kilka dni później rozpoczynano ćwiczenia. Podwieszone nad ruchomą bieżnią zwierzęta zachęcano do marszu. Nie było to proste. No bo jak iść na bezwładnych łapach? Stosowano więc stymulację bólową, rytmicznie uciskając bardzo czułą nasadę ogona. Zwierzęta mimowolnie zaczynały poruszać łapami, a z czasem  - bardzo sprawnie chodzić.

"Na pierwszy rzut oka wydawać by się mogło, że sukces okupiony jest cierpieniem zwierzęcia. Jak tu więc przenieść tę metodę do klinik? Gdy uświadomimy sobie jednak, że przez przecięty rdzeń kręgowy odczucie bólu nie dociera do mózgu okazuje się, że cierpienia nie ma. Odruch prostowania łap stymulowany bólem zamyka się na poziomie rdzeniowym" – zaznacza neurobiolog.

Po przeprowadzeniu serii ćwiczeń, w rdzeniu kręgowym zwierzęcia oznaczano poziom neurotrofin, ekspresję ich receptora oraz ich wzajemne rozmieszczenie. Jak się okazało, trening nie dość, że znacznie zwiększał sprawność zwierzęcia, to jeszcze wyraźnie stymulował ekspresję białek troficznych i ich receptorów w układzie nerwowym. Do podobnych wniosków doprowadziły badania niemieckiego partnera.

"O tym, że ćwiczenia fizyczne wpływają pozytywnie na układ nerwowy wiadomo było od dawna. My wyjaśniliśmy biochemiczny mechanizm tego działania. Udowodniliśmy, że trenując zwierzę doprowadzić można do wzmocnienia naturalnych mechanizmów naprawczych dzięki nadekspresji neurotrofin i białek adhezyjnych" – zauważa prof. Małgorzata Skup. Może to mieć zastosowanie w terapii.

Innym ciekawym rezultatem polsko-niemieckiego projektu badawczego były realizowane za Odrą próby wywołania nadekspresji białek adhezyjnych poprzez wszczepianie do uszkodzonego rdzenia kręgowego odpowiednio zmodyfikowanych genetycznie wirusów. Wyniki są bardzo obiecujące.

Czy polsko-niemieckie badania przyniosą przełom w terapii osób z uszkodzeniem rdzenia? Czy chorzy poddawani będą neurorehabilitacji ruchowej stymulowanej bezbolesnym bólem? Czy zmodyfikowane genetycznie wirusy znajdą miejsce na aptecznych półkach? – Odpowiedzi na te pytania wymagają kontynuacji badań.

"Nie obiecujemy cudownych terapii. Pokazujemy jednak, jak należy podejść do wykorzystania neurotrofin w klinice. Staramy się przekonać, że mimo początkowych niepowodzeń, przyszłość tych substancji nie jest jeszcze przesądzona. Neurotrofiny z pewnością nie są panaceum. Mimo to sądzę, że mogą one znaleźć zastosowanie w leczeniu najrozmaitszych chorób układu nerwowego, w tym jego ostrych uszkodzeń" – podsumowuje prof. Małgorzata Skup.

PAP - Nauka w Polsce, Michał Henzler

reo