Роль серотонина при восстановлении после травм спинного мозга определили в Сириусе

Российские ученые доказали, что серотонин играет ключевую роль в восстановлении двигательных функций после травм спинного мозга. Оказалось, что этот нейромедиатор способен «перезапускать» поврежденные нервные сети, помогая нейронам отращивать новые связи и восстанавливать передачу сигналов, сообщила пресс-служба федеральной территории Сириус.

Эксперименты на лабораторных животных показали, что крысы с нормальным уровнем серотонина значительно лучше восстанавливались после травмы, чем генетически модифицированные животные, лишенные возможности синтезировать это вещество. Открываются новые горизонты для разработки инновационных методов лечения травм спинного мозга, которые могут существенно улучшить качество жизни пострадавших от травм позвоночника. 

Работа проведена в Университете «Сириус» совместно с Санкт-Петербургским государственным университетом, Центром мозга и нейротехнологий ФМБА РФ, Санкт-Петербургским государственным химико-фармацевтическим университетом, Институтом физиологии имени И. П. Павлова РАН, центром LIFT (Life Improvement by Future Technologies Center). 

Повреждение спинного мозга — тяжелая травма, существенно снижающая качество жизни пострадавших. Проблема заключается в том, что сейчас не существует достаточно эффективного лечения, которое помогло бы пациентам полностью восстановить двигательную активность. Современной науке известно, что немаловажную роль в процессе регенерации повреждённых участков спинного мозга играет серотонин. Это вещество может вырабатываться в центральной нервной системе или же в желудочно-кишечном тракте. В первом случае он служит нейромедиатором, то есть передатчиком сигналов между нервными клетками-нейронами. Во втором — гормоном, ответственным за регуляцию пищеварительных функций.

Большая часть серотонина вырабатывается в кишечнике, и его роль уже достаточно хорошо изучена. Особенности же того варианта вещества, которое синтезирует наш головной и спинной мозг, до сих пор остаются загадкой для ученых. Группа специалистов, под руководством научного руководителя направления «Нейробиология» Университета «Сириус», заведующего лабораторией нейропротезов Института трансляционной биомедицины Санкт-Петербургского государственного университета, профессора Павла Мусиенко, провела ряд исследований с целью выяснить роль серотонина-нейромедиатора в восстановлении тканей спинного мозга. Для этого ученые смоделировали повреждение позвоночника. В процессе опытов одна группа лабораторных животных имела интересную особенность — на генетическом уровне у них «отключили» ген, ответственный за синтез серотонина в органах центральной нервной системы. Другие животные были совершенно обычными, их использовали в качестве контрольной группы.  

В процессе исследования нейрофизиологи выяснили, что серотонин может способствовать восстановлению спинномозговых сетей, отвечающих за движение. Нейроны, синтезирующие этот нейромедиатор, оказались способны отращивать новые аксоны. Эти длинные ветвящиеся отростки действуют как линии связи, передавая сигналы от одного нейрона к другому. В результате на месте повреждённого участка спинного мозга вновь образуется своеобразная сеть, и передача нервных импульсов нормализуется.

Доказать это удалось при помощи специальных двигательных тестов. Сразу после смоделированной травмы все подопытные животные одинаково плохо справлялись с ними. Однако со временем крысы из контрольной группы стали гораздо лучше двигаться: уверенно подниматься по лестнице, демонстрируя хорошую координацию. Генетически модифицированные животные чувствовали себя хуже, плохо выполняли тесты, а тонус мышц их конечностей так и не пришёл в норму.  

Это исследование показало, что серотонин может дать повреждённым нейронным сетям новую жизнь и помочь организму снова начать ходить. В перспективе открытие способно направить терапию травм позвоночника в новое русло и разработать более эффективные методы лечения. «Полученные результаты доказывают необходимость разработки фармакологических методов лечения больных с повреждением спинного мозга. Новые препараты, обладающие нейромодуляторным, в том числе серотонинергическим действием, могут применяться для лечения двигательных и сенсорных нарушений после нейротравмы. Мы ожидаем, что сочетание методов фармакотерапии и уже применяемых подходов электрической стимуляции спинного мозга даст не только суммирующий, но и синергетический эффект», — рассказывает руководитель исследования профессор Павел Мусиенко.

В научную команду проекта по дальнейшему исследованию роли серотонина и других нейромедиаторных систем в восстановлении после повреждения спинного мозга будут вовлечены молодые исследователи, студенты новой междисциплинарной программы магистратуры «Нейротехнологии с основами биоматериаловедения» Университета «Сириус». Приём заявок продлится до 25 июля.

Исследование опубликовано в международном журнале International Journal of Molecular Sciences.