Стимулирование регенерации аксонов в спинном мозге рыбки данио

После травмы спинного мозга пациенты часто остаются парализованными, так как повреждённые нервные тракты не отрастают из-за образования рубцовой ткани. Учёные из Института науки о свете Макса Планка в Эрлангене вместе с коллегами из Дрездена и Афин смогли идентифицировать важные клетки и молекулы в рубце, используя в качестве модельного организма рыбок данио.

При ранении нервных волокон в спинном мозге млекопитающих наступает пожизненный паралич. Однако после травмы спинного мозга у рыбок данио нервы могут отрастать, чтобы преодолеть повреждение. Через некоторое время рыба способна плавать почти нормально.

Это происходит потому, что рубцовая ткань данио позволяет расти нервным волокнам, тогда как у млекопитающих она подавляет регенерацию. Исследовательская группа под руководством биотехнолога Даниэля Венера определила клетки, гены и факторы, играющие решающую роль в этом процессе у рыб. Результаты опубликованы в журнале Developmental Cell.

Рыбы способны двигаться даже после тяжёлых травм

Сразу после травмы спинного мозга определённые клетки соединительной ткани млекопитающих, фибробласты, проникают в рану. Там они производят сеть молекул, формирующих рубцовую ткань. Основные компоненты включают коллагены — вытянутые волокнистые белки. Эта сеть молекул, внеклеточный матрикс (ECM), ингибирует рост нервных волокон. Поэтому некоторые учёные пытаются подавить образование рубцовой ткани для разработки терапевтических средств.

Однако одного этого может быть недостаточно: рыбки данио также образуют рубцовую ткань после травмы. Тем не менее, животные через некоторое время снова могут плавать. Фибробласты также колонизируют рану и секретируют внеклеточный матрикс. Когда этот процесс подавляется, нервные тракты не восстанавливаются, как ранее показали Венер и его коллеги в 2017 году.

Однако раневая ткань рыб и млекопитающих значительно отличается. Состав ECM, производимого данио, фактически способствует росту нервов. Их фибробласты, происхождение которых исследователи теперь смогли определить, выделяют значительно меньше ингибирующих молекул ECM, чем у млекопитающих, где эти вещества замедляют или подавляют регенерацию нервных путей.

Если исследователям удастся специфически подавить образование ингибиторов у млекопитающих и одновременно стимулировать производство молекул, способствующих росту, это может открыть новые терапевтические возможности для парализованных людей. Будущая работа включает системное сравнение рубцовой ткани у рыб и грызунов. «Но, вероятно, пройдут годы, если не десятилетия, прежде чем наши результаты будут использованы в клинической практике», — говорит исследователь Макса Планка Венер.