Πηγή:
Neurophilosophy

Μετάφραση: Bolko

Τεχνητά μοσχεύματα νεύρων από ιστό αράχνης
7 Μαρτίου, 2011 9:05 ΠΜ

Κάθε χρόνο, εκατοντάδες χιλιάδες ανθρώπων πάσχουν από παραλυμένα άκρα ως αποτέλεσμα τραυματισμού των περιφερικών νεύρων. Πρόσφατα, η εμφύτευση τεχνητών μοσχευμάτων νεύρων έχει γίνει η μέθοδος επιλογής για την επιδιόρθωση κατεστραμμένων περιφερικών νεύρων. Τα μοσχεύματα μπορούν να φέρουν κάποιο βαθμό λειτουργικής αποκατάστασης όταν έχει καταστραφεί ένα βραχύ τμήμα νεύρου. Αλλά είναι σχεδόν άχρηστα όταν πρέπει ν’αναγεννηθούν
Νεύρα σε αποστάσεις μεγαλύτερες λίγων χιλιοστών, και τέτοιοι τραυματισμοί άρα οδηγούν συχνά σε μόνιμη παράλυση.
Τώρα όμως, χειρούργι από τη Γερμανία έχουν κάνει κάτι που θα μπορούσε να είναι μία σπουδαία πρόοδος της μηχανικής του νευρικού ιστού. Έχουν αναπτύξει τεχνητά μοσχεύματα νεύρων€ φτιαγμένα από κούφιες φλέβες χοίρου γεμισμένες με ίνες ιστού αράχνης και, σε μια σειρά πειραμάτων με ζώα, έδειξαν ότι τα μοσχεύματα μπορούν να ενισχύσουν την αναγέννηση των περιφερικών νεύρων σε αποστάσεις έως τα 6 εκατοστά. Τα ευρήματά τους έχουν μόλις δημοσιευθεί (link) στο περιοδικό ελεύθερης πρόσβασης PLoS One.
Τα περιφερικά νεύρα έχουν μεγαλύτερη αναγεννητική ικανότητα από εκεινα του κεντρικού νευρικού συστήματος, αλλά η σωστή αναγέννησή τους είναι προκλητική. Οι κάθε μια από τις ίνες δεν πρέπει μόνο ν’αναπτυχθεί στην κατεστραμμένη περιοχή, αλλ’επίσης να βρει το σωστό της στόχο. Επιπλέον, το αναγεννημένο νεύρο δε θα λειτουργήσει σωστά αν δεν εποικιστεί από κύτταρα Schwann, τα οποία παράγουν μυελίνη. Αυτός ο λιπώδης ιστός είναι απαραίτητος για την πλήρη ανάρρωση, αφού τυλίγεται γύρω από τις νευρικές ίνες ανά τακτά διαστήματα (μια διαδικασία που λέγεται μυελίνωση), διευκολύνοντας την αγωγή νευρικών σημάτων κατά μήκος τους.
Συμβατικά, τα κατεστραμμένα περιφερικά νεύρα θεραπεύονται είτε με ραφή ειτε με εμφύτευση μοσχευμάτων νεύρων. Τα δύο τέλη ενός κομμένου νεύρου μπορούν να επανενωθούν μεταξύ τους χειρουργικά, εάν το νεύρο δεν τεντωθεί κατά τη διαδικασία. Αυτό δεν είναι δυνατό για κενά μεγαλύτερα από περίπου 5 χιλιοστά, στην οποία περίπτωση ένα βραχύ τμήμα νεύρου από αλλού στο σώμα του ασθενούς μπορεί να μεταμοσχευθεί στην κατεστραμμένη περιοχή. Αλλ’αυτό συχνά προκαλεί πόνο στη δοτική περιοχή, και μπορεί να είναι δύσκολο να βρεθεί ένα τμήμα νεύρου που έχει την ίδια διάμετρο με το κατεστραμμένο νεύρο. Νεύρα μπορούν να εξασφαλιστούν από έναν άλλον άνθρωπο, αλλά μπορεί ν’απορριφθούν από το ανοσοποιητικό σύστημα του λήπτη, έτσι συνήθως χορηγούνται φάρμακα που καταστέλλουν την ανοσοαπόκριση.
Μια εναλλακτική προσέγγιση, η οποία έχει εμφανιστεί περίπου στα τελευταία δέκα χρόνια, είναι η χρήση τεχνητών μοσχευμάτων νεύρων φτιαγμένα από σιλικόνη ή συνθετικά πολυμερή όπως πολυαιθυλένιο. Αυτά δημιουργούν σκελετούς που γεφυρώνουν το κενό στο κατεστραμμένο νεύρο και λειτουργούν ως σωλήνες μέσ’από τους οποίους μπορούν ν’αναπτυχθούν οι νευρικές ίνες. Τα τεχνητά μοσχεύματα νεύρων μπορούν να φέρουν ένα βαθμό λειτουργικής ανάρρωσης, αλλά μπορεί να γίνουν τοξικά με το χρόνο, ή μπορεί να συσφίξουν το νεύρο.
Αυτά τα προβλήματα μπορούν δυνητικά να ξεπεραστούν με τη χρήση νευρικών μοσχευμάτων δομημένα από βιοδιασπώμενα υλικά. Πέντε χρόνια πριν, ο Peter Vogt και οι συνεργάτες του στο τμήμα πλαστικού, χεριού και ανακατασκευαστικής χειρουργικής στην ιατρική σχολή του Πανεπιστημίου Hannover ανέφεραν ότι κύτταρα Schwan εύκολα περιβάλλουν ίνες ιστού αράχνης όταν καλλιεργηθούν πάνω τους, κι ότι μοσχεύματα νεύρων φτιαγμένα από αποκυτταρωμένες φλέβες γεμισμένες με ιστό αράχνης μπορούν να διατηρηθούν σε καλλιέργεια για περιόδους έως και μια εβδομάδα. Πιο πρόσφατα, έδειξαν ότι τα μοσχεύματα από ιστό αράχνης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναγέννηση κενού 20 χιλιοστών στο ισχιακό νεύρο των αρουραίων, είτε μόνα τους είτε όταν συμπληρωθούν με κύτταρα Schwan.
Στη νέα μελέτη, η ομάδα του Vogt αφαίρεσε τμήματα 6 εκατοστών από τις μικρές φλέβες στα πόδια των χοίρων, τις έπλυνε και τις απογύμνωσε από τα περισσότερα των ενδοθηλιακών κυττάρων από τα εσωτερικά τους τοιχώματα. Μετά συνέλεξαν συρτές γραμμές ιστού από την αράχνη με το χρυσό ιστό Nephila clavipes και τον πέρασαν μέσ’από τις αποκυτταρωμένες φλέβες, μέχρι που γέμισε περίπου το ένα τέταρτο της διαμέτρου τους.
Χρησιμοποιώντας ενήλικα πρόβατα, οι ερευνητές αφαίρεσαν ένα τμήμα 6 εκατοστών από το κνημιακό νεύρο του ποδιού. Στη μια ομάδα ζώων, το κενό γεφυρώθηκε με το κατασκεύασμα από ιστό αράχνης, σε μια άλη, το τμήμα του νεύρου που είχε αφαιρεθεί επανατοποθετήθηκε σε αντίστροφο προσανατολισμό. Προβλήματα στο βηματισμό των ζώων έγιναν εμφανή αμέσως μετά την εγχείριση – το πίσω άκρο ήταν μερικώς παραλυμένο και αφύσικα κεκαμμένο. Αλλά μέσα σε τρεις εβδομάδες υπήρχε σημαντική βελτίωση, με και τις δύο ομάδες ζώων να μπορούν να σταθούν σωστά. Σε τέσσερις μήνες, τα ζώα μπορούσαν να σταθούν όρθια και στα δύο πίσω άκρα, τα πίσω άκρα κινούνταν σε συντονισμό μεταξύ τους κατά τη βάδιση, και δεν υπήρχε εμφανής διαφορά στη δύναμη μεταξύ των εγχειρισμένων και των μη εγχειρισμένων άκρων.
Δέκα μήνες μετά την εγχείριση, τα πρόβατα θανατώθηκαν και τα’αναγεννημένα τους νεύρα εξετάστηκαν κάτω απ’το μικροσκόπιο. Και στις δύο ομάδες ζώων, οι κομμένες νευρικές ίνες είχαν ξαναμεγαλώσει μέσα στα μοσχεύματα για να γεφυρώσουν το κενό των 6 εκατοστών, κύτταρα Schwan είχαν μεταναστεύσει στα μοσχεύματα και τυλίγονταν γύρω απ’όλο το μήκος των αναγεννημένων νεύρων, και οι δίαυλοι νατρίου απαιτούμενοι για τη δημιουργία νευρικών σημάτων ήταν κατανεμημένοι ακανόνιστα κατά μήκος των ινών. Αυτό δείχνει ότι η μυελίνωση είχε γίνει σωστά, με το σχηματισμό κόμβων του Ranvier, τα κανονικά κενά στο περίβλημα της μυελίνης στα οποία οι δίαυλοι νατρίου συγκεντρώνονται φυσιολογικά. Κανένα ίχνος υπολειμματικού ιστού αράχνης δεν ανιχνεύτηκε στα πειραματόζωα, και δεν υπήρχε σημάδι φλεγμονής στο σημείο της επιδιόρθωσης, δείχνοντας ότι οι ίνες του ιστού απορροφήθηκαν ομαλά χωρίς δυσμενείς επιπτώσεις.
Αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να’χουν σημαντικές εφαρμογές στην ανακατασκευαστική νευροχειρουργική. Αυτή είναι η πρώτη φορά που ένα μοντέλο μεγάλου ζώου έχει χρησιμοποιηθεί για να μελετηθεί η αναγέννηση των νεύρων, κι αυτή η μελέτη είναι η πρώτη στην οποία ένα έλλειμμα μεγαλύτερο των 2 εκατοστών έχει επιδιορθωθεί επιτυχώς. Τα κατασκευάσματα ιστού αράχνης ενίσχυσαν την αναγέννηση των νεύρων τουλάχιστον τόσο αποτελεσματικά όσο τα ίδια τα νεύρα των προβάτων, και θα’ταν επωφελή στην κλινική, επειδή η μεταμόσχευση μεγάλων τμημάτων από τα νεύρα του ίδιου του ασθενούς είναι ανέφικτη.
€Περισσότερη δουλειά θα χρειαστεί πριν η τεχνική μπορεί να εφαρμοστεί σε ανθρώπους. Εντωμεταξύ, η αναγέννηση που αναφέρθηκε εδώ θα μπορούσε να ενισχυθεί περαιτέρω με διάφορους τρόπους. Τα κατασκευάσματα ιστού αράχνης θα μπορούσαν, για παράδειγμα, να φορτωθούν με ουσίες όπως παράγοντα ανάπτυξης νεύρων, ή θα μπορούσαν να μεταμοσχευθούν μαζί με κύτταρα Schwan, για να επιταχυνθεί η επανανάπτυξη του νεύρου.
Αλλά τελικά, η μηχανική πλήρως λειτουργικών περιφερικών νεύρων πιθανόν θα χρειαστεί ένα συνδυασμο προχωρημένης μικροχειρουργικής, μεταμόσχευση και κυττάρων και ιστών, προόδους στις υλικές επιστήμες και, πιθανόν, μεταφορά γονιδίων για την αποτελεσματική διανομή παραγόντων ανάπτυξης.

Radtke, C. et al. (2011). Spider Silk Constructs Enhance Axonal Regeneration and Remyelination in Long Nerve Defects in Sheep. PLoS ONE, 6 (2) DOI: 10.1371/journal.pone.0016990.

Advertisements