Британські та німецькі вчені уточнили механізм відновлення спинного мозку риби даніо-реріо після пошкодження. Виявилося, що в цьому процесі важливу роль відіграє канонічний сигнальний шлях Wnt і синтез колагену XII. Результати роботи опубліковані в журналі.
Після травми спинного мозку в місці пошкодження швидко формується складний сполучний позаклітинний матрикс. У більшості хребетних, включаючи всіх ссавців, цей матрикс перешкоджає регенерації нервових волокон. На відміну від них, матрикс даніо-реріо, а також деяких інших риб і саламандр, створює сприятливе середовище для проростання аксонів, що забезпечує відновлення спинного мозку і, як наслідок, рухових функцій. Раніше було показано, що за процес формування клітинного мосту відповідає CTGFa (фактор зростання сполучної тканини а), а зростання пошкоджених аксонів регулюється серотоніновими рецепторами 5-HT1A, проте інші біохімічні механізми регенерації вивчені не були.
Щоб розібратися в цих механізмах, співробітники Единбурзького, Дрезденського технічного та Ульмського університетів простежили за відновленням пошкоджених аксонів спинного мозку у личинок і дорослих особин даніо-реріо за допомогою імуногистохімічних методів і використанням трансгенних організмів, відростки нейронів і глії яких експресували флуоресуючі білки різних кольорів.
З'ясувалося, що вже через добу після травми в спинному мозку риб починали формуватися аксональні мости (гліальні відростки з'являлися пізніше), що супроводжувалося поступовим відновленням рухових функцій. При цьому аксони регенерували в тісному взаємозв'язку з позаклітинним матриксом, що свідчить про його важливість для цього процесу.
Подальші спостереження показали, що в місці пошкодження спинного мозку активується канонічний (залежний від бета-катеніну) внутрішньоклітинний сигнальний шлях Wnt, який регулює ембріональний розвиток, диференціювання клітин і бере участь у розвитку злоякісних пухлин. Активація цього шляху спостерігалася переважно у фібробластоподібних клітинах матриксу, але не в нервовій тканині, що не було описано раніше. Штучне придушення активації Wnt в клітинах матриксу перешкоджало ефективній регенерації нервових волокон, в нервовій тканині активність цього сигнального шляху істотної ролі не грала.
Аналіз експресії генів, які кодують фібронектини і ланцюги колагену (основні компоненти позаклітинного матриксу), показав, що активація шляху Wnt/бета-катеніна призводить до продукції фібробластоподібними клітинами колагену XII і його накопичення в місці пошкодження. При цьому зростання відновлюваних аксонів відбувалося вздовж сформованих у матриксі поздовжніх волокон колагену XII. Придушення синтезу цієї форми колагену перешкоджало відновленню спинного мозку, а підвищення її експресії в обхід сигнального шляху Wnt/бета-катеніна виявилося достатнім для регенерації аксонів. Таким чином, основним ефектом активації Wnt, що відповідає за відновлення спинного мозку, виявилася саме продукція колагену XII.
У наступних експериментах дослідники мають намір перевірити, чи допоможе включення сигнального шляху Wnt/бета-катеніна і стимуляція синтезу колагену XII відновити пошкоджені аксони спинного мозку у інших тварин.
Невеликого, але помітного відновлення функцій після травми спинного мозку нещодавно вдалося домогтися у людини за допомогою віртуальної реальності, нейроінтерфейсу і роботизованого екзоскелету, проте говорити про серйозний прорив в цій області поки не доводиться.