Un grup de cercetători chinezi de la CityU a identificat şi demonstrat recent că o moleculă mică poate stimula eficient regenerarea nervilor şi poate restabili funcţiile vizuale după leziuni ale nervului optic, oferind speranţe pacienţilor cu astfel de leziuni, ca în cazul pierderii vederii cauzate de glaucom.
Leziunile traumatice ale creierului, măduvei spinării şi nervului optic din sistemul nervos central (SNC) sunt principala cauză de dizabilitate şi a doua cauză de deces la nivel mondial.
Leziunile SNC duc adesea la o pierdere catastrofală a funcţiilor senzoriale, motorii şi vizuale, care reprezintă cea mai dificilă problemă cu care se confruntă clinicienii şi oamenii de ştiinţă.
Un grup de oameni de ştiinţă de la universitatea City din Hong Kong (CityU) a identificat şi demonstrat recent că o moleculă mică poate stimula eficient regenerarea nervilor şi poate restabili funcţiile vizuale după leziuni ale nervului optic, oferind o mare speranţă pacienţilor cu leziuni ale nervului optic.
„În prezent, nu există un tratament eficient disponibil pentru leziunile traumatice ale SNC, aşa că există o nevoie imediată pentru un potenţial medicament care să promoveze repararea SNC şi să ofere în cele din urmă recuperarea completă a funcţiei, cum ar fi funcţia vizuală, la pacienţi”, a spus dr. Eddie Ma Chi-him, profesor asociat în cadrul Departamentului de neuroştiinţă şi directorul unităţii de cercetare a animalelor de laborator din CityU, care a condus cercetarea.
Îmbunătăţirea dinamicii şi motilităţii mitocondriale este cheia pentru regenerarea axonilor cu succes.
Axonii, care sunt o structură asemănătoare unui cablu care se extinde de la neuroni (celule nervoase), sunt responsabili pentru transmiterea semnalelor între neuroni şi de la creier la muşchi şi glande.
Primul pas pentru regenerarea cu succes a axonilor este formarea de conuri de creştere active şi activarea unui program de recreştere, care implică sinteza şi transportul materialelor pentru a re-creşte axonii, a explicat cercetătorul.
Toate aceste procese necesită energie, respectiv transportul activ al mitocondriilor (centrala de putere a celulei) către axonii răniţi de la capătul distal.
Prin urmare, neuronii răniţi se confruntă cu provocări speciale care necesită transportul pe distanţe lungi ale mitocondriilor, de la soma (corpul celular) la axonii de regenerare distali, unde mitocondriile axonale la adulţi sunt în mare parte staţionare şi consumul de energie local este esenţial pentru regenerarea axonilor.
Echipa de cercetare condusă de dr. Ma a identificat o moleculă terapeutică mică, botezată M1, care poate creşte fuziunea şi motilitatea mitocondriilor, rezultând o regenerare susţinută, la distanţă, a axonilor.
Axonii regeneraţi au provocat activităţi neuronale în regiunile ţintă ale creierului şi au restabilit funcţiile vizuale în termen de patru până la şase săptămâni după leziunea nervului optic la şoarecii trataţi cu M1. Autorii studiului spun că molecula mică M1 promovează dinamica mitocondrială şi susţine regenerarea axonilor la distanţă.
„Fotoreceptorii din ochi [retina] transmit informaţiile vizuale către neuronii din retină. Pentru a facilita recuperarea funcţiei vizuale după leziuni, axonii neuronilor trebuie să se regenereze prin nervul optic şi să transmită impulsurile nervoase către ţintele vizuale din creier, prin nervul optic, pentru procesarea şi formarea imaginilor”, a explicat dr. Ma.
Pentru a investiga dacă M1 ar putea promova regenerarea axonilor la distanţă după leziuni ale SNC, echipa de cercetare a evaluat amploarea regenerării axonilor la şoarecii trataţi cu M1 la patru săptămâni după leziune.
În mod surprinzător, majoritatea axonilor care s-au regenerat la şoarecii trataţi cu M1 au ajuns la 4 mm distal de locul leziunii (adică în apropierea chiasmei optice), în timp ce nu s-au găsit axoni de regenerare la şoarecii de control.
La şoarecii trataţi cu M1, supravieţuirea celulelor ganglionare retiniene (RGC), neuroni care transmit stimuli vizuali de la ochi la creier) a crescut semnificativ de la 19% la 33% la patru săptămâni după leziunea nervului optic.
„Acest lucru indică faptul că tratamentul cu M1 susţine regenerarea axonilor la distanţă de chiasma optică, adică la jumătatea distanţei dintre ochi şi regiunea ţintă a creierului, până la mai multe ţinte vizuale subcorticale din creier. Axonii regeneraţi provoacă activităţi neuronale în regiunile ţintă ale creierului şi restabilesc funcţiile vizuale după tratamentul M1”, a adăugat dr. Ma.
Tratamentul M1 restabileşte funcţia vizuală
Pentru a explora în continuare dacă tratamentul cu M1 poate restabili funcţia vizuală, echipa de cercetare a supus şoarecii trataţi cu M1 la un test de reflex de lumină a pupilei la şase săptămâni după leziunea nervului optic.
Ei au descoperit că ochii cu leziuni ai şoarecilor trataţi cu M1 au restabilit răspunsul la constricţia pupilei la iluminarea cu lumină albastră, la un nivel similar cu cel al ochilor fără leziuni, sugerând că tratamentul cu M1 poate restabili răspunsul la constricţia pupilei după leziuni ale nervului optic.
În plus, echipa de cercetare a evaluat răspunsul şoarecilor la un stimul iminent - un răspuns defensiv înnăscut indus vizual pentru a evita prădătorii. Jumătate dintre şoarecii trataţi cu M1 au răspuns la stimul ascunzându-se într-un adăpost, arătând că M1 a indus o regenerare robustă a axonilor pentru a reinerva regiunile cerebrale vizuale subcorticale ţintă, pentru recuperarea completă a funcţiei vizuale.
Aplicaţie clinică potenţială a moleculei M1 pentru repararea leziunilor sistemului nervos
Studiul, care a durat şapte ani, evidenţiază potenţialul unei terapii non-virale uşor disponibile pentru repararea SNC, care se bazează pe cercetările anterioare ale echipei privind regenerarea nervilor periferici folosind terapia genică.
„De data aceasta am folosit molecula mică, M1, pentru a repara SNC pur şi simplu prin injectare intravitreală în ochi, care este o procedură medicală stabilită pentru pacienţi, aşa cum se întâmplă de exemplu în tratamentul degenerescenţei maculare”, a precizat dr. Au Ngan-pan, asociat de cercetare în departamentul de neurostiinţă.
Restaurarea cu succes a funcţiilor vizuale, precum reflexul luminii pupilare şi răspunsul la stimuli vizuali iminenţi, a fost observată la şoarecii trataţi cu M1 la patru până la şase săptămâni după ce nervul optic a fost deteriorat.
În prezent, echipa dezvoltă un model animal pentru tratarea pierderii vederii asociate cu glaucomul, folosind molecula M1 şi, eventual, alte boli oculare comune şi tulburări de vedere, cum ar fi retinopatia asociată diabetului, degenerescenţa maculară şi neuropatia optică traumatică.
Potrivit autorilor studiului, această descoperire introduce o nouă aplicaţie care ar putea aborda accelerarea recuperării funcţionale într-o fereastră de timp limitată după leziunile SNC.
Descoperirile au fost publicate în revista ştiinţifică internaţională Proceedings of the National Academy of Sciences – PNAS.
