Kelj fel, és járj!

Amerikai kutatók a Journal of Neuroscience legújabb számában szenzációs eredményeket közöltek. Idegrostok számítógép-kontrollált húzásával napi 8mm-s hossznövekedést indukáltak, és az axonok (idegrostok) a húzás következtében sem veszették el működőképességüket. Az eredmények alapján a jövőben elképzelhetővé válhat, hogy a hosszabb idegrostokkal rendelkező idegsejtek beültetését igénylő kórképekben, mint amilyen a gerincvelő-sérülések nagy része, jelentős funkcionális javulást legyen elérhető.

Húzás és regeneráció

A kutatás során patkány embriókból kinyert gerincvelői gyökből származó idegsejteket ültettek speciális membránokkal rendelkező tenyésztőedényekbe. Kihasználva a jelenséget, hogy az egymással szemben elhelyezett membránokon megtapadó sejtek nyúlványokat bocsátanak egymás felé, idegrost hidakat hoztak létre. A két, idegrost-hidakkal összekötött membrán számítógép-vezérelt távolításával az idegrostok szakadás és sérülés nélkül, a húzóerő hatására, növekedni kezdtek.

Az eredetileg 100 mikrométer hosszúságú nyúlványok a húzással szinkron módon növekedve, napi nyolcmilliméteres nyúlási sebességgel, tíz centiméter hosszabbodtak. A szabad szemmel láthatatlan vékonyságú és hosszúságú idegrostok azonban nemcsak hosszukban, hanem szélességükben is növekedtek, így már pár nappal a kísérlet kezdete után mikroszkóp nélkül is vizsgálhatóvá váltak.

A húzási erőt és húzás sebességét változtatva a kutatók meghatározták az optimális nyújtási rátát. Meglepő módon az axonok mind a gyors, mind a lassú, de hosszantartó nyújtás következtében is növekedtek. Az elektromikroszkópos felvételek tanulsága szerint az idegrostok az extrém mértékű növekedési ráta ellenére is megőrizték belső struktúrájukat, sejtvázuk integritása ép maradt, azaz funkciójukat megtartották a kísérleti körülmények alatt.

Szinkron növekedés

A gerincesek növekedése során a beidegzett területek távolodásával a már korábban kialakult idegrostoknak is szinkron módon kell növekednie a testtel. A bálnák esetén ez akár napi 3 centiméteres, zsiráfoknál pedig 2 centiméteres növekménynél is járhat az axonok hosszában. Valószínűnek tűnik az a feltételezés, hogy az állatok és az ember növekedésekor hasonló mechanikus hatásokra tartanak lépést az idegrostok a testméret növekedésével. A laboratóriumi körülmények között megfigyelt mesterséges, extrém növekedést viszont egy olyan fajból – patkányból – származó idegsejtek esetén sikerült elérni, amelyre nem jellemző természetes körülmények között hasonló mértékű nyúlás.

Az idegsejtek növekedésére a sejtet felépítő és funkcióit biztosító proteinek nagy mennyiségének elérhetősége végett van szükség. A tudomány mai állása szerint ez két mechanizmussal történhet meg: vagy a fehérjék szállítási sebessége fokozódik, vagy helyben termelődnek ezek. Viszonylag jobban feltérképezett az, hogy a neuronok miként növesztik nyúlványaikat, az idegrostokat, amíg azok nem érték még el a beidegezendő területet, azonban mai napig nem világos, miként folyik a növekedés, ha az idegrost már megtalálta célját.

A bálnák esetében korábban megfigyelték, hogy a csigolyák növekedése húzó hatást fejt ki az idegrostokra azok megnyúlását okozva, azonban eddig nem volt feltárt, hogy ezek az erők, egyedül tudnak-e hossznövekedést serkenteni, az idegpályák megtartott működőképessége mellett.

A most publikált eredmények valószínűsítik, hogy a mechanikai hatások önmagukban is képesek nagymértékű növekedést indukálni, ami lehetőséget teremt az idegpályák laboratóriumi körülmények között történő előállítására is. Sőt, az eljárással a megfelelő hosszúságú pályák növesztése csak pár napot venne igénybe. Ennek segítségével megvalósítható lehetne a jövőben olyan gerincvelői sérülések regenerációja, amelyek esetében eddig csak minimális funkcionális és strukturális javulás volt elérhető, és amelyek eddig kerekesszékbe kényszerítették a balesetet elszenvedett betegeket.