Российские учёные доказали, что дефицит нейромедиатора серотонина в организме препятствует нормальному восстановлению спинного мозга после травмы. В интервью RT руководитель проекта, заведующий лабораторией нейропротезов Санкт-Петербургского государственного университета, научный руководитель кафедры/направления «Нейробиология» научно-технологического университета «Сириус» Павел Мусиенко рассказал, что на основе полученных данных учёные планируют разработать новые препараты для лечения травм спинного мозга.
Лекарства будут действовать в комплексе с другими методами терапии и дополнять их. Учёный объяснил, что такой препарат будет воздействовать на особые рецепторы на поверхности клеток нервной ткани. Также исследователи изучают влияние серотонина на другие функции организма — нейромедиатор участвует во множестве важных процессов, включая когнитивные.— Ваша научная группа установила ключевую роль серотонина в восстановлении после травм спинного мозга. Расскажите, пожалуйста, подробнее о работе и о том, как вы пришли к этой идее?
— Ранее мы выяснили, что активностью нейронных сетей спинного и головного мозга можно управлять. Эти сети контролируют движения, работу сенсорных систем, функционирование висцеральных органов.
Одним из путей является введение химических препаратов, которые действуют на нейрональные рецепторы, в том числе рецепторы к серотонину. Более десяти лет назад мы с коллегами обнаружили, что серотонин может влиять на процессы восстановления после травм спинного мозга.
В недавнем исследовании мы проводили эксперименты на крысах с нокаутом (выключением. — RT) гена фермента, способствующего образованию серотонина в головном и спинном мозге. Сравнивая таких животных с обычными крысами, мы выяснили, насколько серотонин важен для восстановления после травмы спинного мозга. Оказалось, что при дефиците серотонина восстановление шло медленнее и было неполным.
Таким образом, мы окончательно убедились, что серотонин влияет на нейропластичность спинного мозга — способность восстанавливаться и формировать новые нейронные связи. Также мы получили дополнительное подтверждение, что для лечения и реабилитации после травм спинного мозга необходимо разрабатывать серотонинергические препараты — такие, которые активируют соответствующие рецепторы и вызывают эффекты, аналогичные действию серотонина.
Следует отметить, что работа проведена в Университете «Сириус» совместно с Санкт-Петербургским государственным университетом, Институтом физиологии имени И. П. Павлова РАН, Санкт-Петербургским Химико-фармацевтическим Университетом, центром LIFT (Life Improvement by Future Technologies Center).
— В целом, какова роль серотонина в физиологии млекопитающих и человека, в каких процессах он участвует?
— Серотонин модулирует нейронную активность и целый спектр нейропсихологических процессов. Поэтому препараты, воздействующие на серотониновые рецепторы, широко используются в психиатрии и неврологии. Удивительно, но 99% серотонина в нашем организме синтезируется на его периферии. Например, тучными клетками, базофилами или энтерохромаффинными клетками в желудочно-кишечном тракте и только 1% в центральной нервной системе.
На сегодняшний день выделяют семь семейств серотониновых рецепторов (белков, с помощью которых клетки воспринимают действие раздражителей. — RT), которые, в свою очередь, делятся на подтипы. Такое множество рецепторов, а также широкое разнообразие их локализации определяет роль серотонина во многих процессах в нашем организме. Участие в эмоционально-тревожном поведении, регуляция сна, когнитивные функции, работа кишечника — вот лишь часть процессов, которые можно связать с работой серотонинергической системы.
Высвобождение серотонина в вентральных (передних. — RT) рогах спинного мозга играет важную роль для двигательной функции. Причём серотонин может выступать как стимулятором, так и ингибитором (подавителем. — RT) этой функции.
Множество рецепторов к серотонину расположены в нейронах спинного мозга, что позволяет тонко регулировать ритм и координацию движений.
Особый интерес представляет тот факт, что нисходящие серотонинергические проекции из ствола мозга могут регулировать работу нижних мочевыводящих путей. Травма спинного мозга часто сопровождается нарушениями висцеральных функций, и можно предположить, что воздействие на серотонинергическую систему в процессе реабилитации будет способствовать не только восстановлению двигательных функций, но и нормализации работы мочевого пузыря.
— В медицинской практике у пациентов с травмами спинного мозга замеряют уровень серотонина? У них наблюдается дефицит, который тормозит восстановление?
— Однозначно утверждать, что при всех травмах спинного мозга уровень серотонина в организме сильно падает я бы не стал. Отдельные исследования показали, что у пациентов с такими травмам он был снижен. Это и неудивительно, учитывая, что этот нейромедиатор играет системную роль в организме. А для пациентов с травмой спинного мозга характерно нарушение не только двигательной и сенсорной функций, работы тазовых органов, но и расстройство многих других систем. У них может наблюдаться депрессивное состояние, нарушения работы иммунной и сердечно-сосудистой систем — комплексное расстройство работы организма.
— Что будет представлять собой будущий препарат на основе серотонина? Учитывая, что в психиатрии уже применяют препараты-антидепрессанты для нормализации баланса нейромедиаторов? Будет ли лекарство похоже на эти препараты?
— Вероятнее всего, это будет смесь лекарственных средств, направленно действующих на определённые подтипы серотониновых рецепторов в спинном мозге. Сейчас мы с коллегами из центра LIFT (Life Improvement by Future Technologies Center) работаем над созданием возможных вариантов таких комбинаций.
Ранее нами уже было опубликовано несколько работ, где сочетанное применение агонистов-антагонистов (соединения, влияющие на работу клетки, и блокирующие это влияние. — RT) рецепторов моноаминовых систем (не только серотониновой) успешно применялось на модели травмы спинного мозга у крыс.
Использование препаратов, увеличивающих выработку серотонина, также, не исключается. Однако, вероятно, будущее все же за средствами с избирательным рецепторным действием.
— Какие ещё исследования по данной теме планирует или уже ведёт ваша группа?
— Подход к реабилитации должен быть комплексным. И, конечно же, дополнять существующие методики терапии и реабилитации. Речь не идёт о панацее, которая заменит остальные препараты и методы. Но благодаря комплексному подходу мы надеемся добиться максимального эффекта от терапии.
В Научно-технологическом университете «Сириус», в котором я руковожу кафедрой (направлением) «Нейробиология», наши сотрудники, аспиранты и студенты занимаются целым рядом проектов, посвящённых изучению механизмов влияния серотонина на процессы в нервной системе и использованию этих механизмов для восстановления при заболеваниях.
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», которую мы открываем в этом году в Университете «Сириус».
— Какие у вас планы, будут ли проводиться клинические исследования препаратов серотонина на людях?
— Сейчас мы продолжаем доклинические исследования, детально изучая особенности восстановления сенсомоторных функций. Для подробного изучения локомоции (перемещение в пространстве. — RT) применяется анализ, позволяющий оценивать сотни уникальных кинематических характеристик.
Также ряд сотрудников нашей научной группы работает над изучением особенностей поведения и когнитивных функций после травмы спинного мозга и динамикой развития аллодинии — феномена повышенной болевой чувствительности, который возникает у пациентов после нейротравмы. Травма спинного мозга — это комплексная проблема, которая приводит к расстройствам не только двигательной системы, но и вегетативных, ментальных функций. В связи с этим, изучение роли серотонинергической системы — важная фундаментальная задача, которая должна быть решена для создания эффективных методов нейрореабилитации. В дальнейшем планируется проведение клинических исследований. Наша главная цель — внедрение полученных научных результатов в клиническую практику.
— Какие ещё исследования ведутся вашей научной группой?
— Ещё одно очень важное для нас направление — разработка мягких нейроимплантов, обладающих эластичностью и механическими свойствами, близкими к нервной ткани. В них используются особые полимеры, в частности PDMS — безопасный и биосовместимый силикон. Мы применяем его в сочетании с металлическими или углеродными наноматериалами, получая электропроводящий композит, что необходимо для нейростимуляции. Уже разработанные нами технологии позволяют придавать нейроимпланту высокую функциональность, а также мягкую и растяжимую структуру, близкую по своей механике к нервной ткани. Доклинические исследования подтвердили высокую перспективность данного направления для современной нейроимплантологии. В настоящее время проводится работа по внедрению технологии мягких имплантов в клиническую практику.
Свежие комментарии