Иммунные клетки, которые могут открыть путь к восстановлению спинного мозга

Исследование показало, что часть нейтрофилов не усиливает воспаление, а наоборот — вовремя его «тормозит», позволяя нервным волокнам снова расти.

Почему травма спинного мозга почти всегда становится необратимой

После повреждения спинного мозга организм запускает мощную иммунную реакцию. Это необходимо, чтобы убрать погибшие клетки, защитить ткани от инфекции и начать восстановление.

Однако у человека воспаление часто выходит из-под контроля.

В зоне повреждения образуется плотная рубцовая ткань, вокруг сохраняется высокий уровень воспалительных молекул, а растущие нервные волокна буквально не могут пройти через этот барьер. В результате разорванные нервные связи не восстанавливаются.

У некоторых животных ситуация совершенно иная.

Например, у данио-рерио (zebrafish) после полного повреждения спинного мозга нервные волокна снова прорастают через место травмы, а способность двигаться постепенно возвращается.

Именно поэтому эти небольшие рыбки стали одной из главных моделей современной регенеративной медицины.

Оказалось, что не все нейтрофилы одинаковы

Долгое время нейтрофилы считались относительно простыми клетками.

Их представляли как «аварийную службу» организма: они первыми прибывают к месту повреждения, уничтожают микробы, убирают клеточный мусор и затем исчезают.

Новая работа показывает гораздо более сложную картину.

Исследователи обнаружили особую субпопуляцию нейтрофилов, которая начинает вырабатывать сигнальную молекулу IL-4. Именно она помогает перевести воспаление из разрушительной стадии в восстановительную.

Вот где происходит главный механизм восстановления

После травмы в поврежденную область приходит множество иммунных клеток.

Одни усиливают воспаление.

Другие его ограничивают.

Ключевую роль здесь играют макрофаги — клетки, способные менять свое поведение в зависимости от получаемых сигналов.

Если IL-4 достаточно, макрофаги перестают поддерживать высокий уровень воспаления.

Если этого сигнала нет, они продолжают активно производить IL-1β — один из главных провоспалительных цитокинов. В умеренном количестве IL-1β необходим в самом начале ответа на повреждение, но его длительное и избыточное присутствие начинает мешать восстановлению тканей. Именно такой баланс оказался критически важным для успешной регенерации.

Исследователи буквально выключили нужные клетки

Чтобы проверить свою гипотезу, ученые выборочно удалили именно нейтрофилы у личинок данио-рерио.

Результат оказался очень показательным.

Без этих клеток:

• резко выросла экспрессия воспалительных молекул, прежде всего IL-1β;
• регенерация нервных волокон значительно замедлилась;
• образование новых двигательных нейронов задержалось;
• восстановление плавания происходило хуже.

Самое интересное произошло дальше.

Когда исследователи ввели IL-4 непосредственно в область повреждения, несмотря на отсутствие нейтрофилов, воспаление вновь стало контролируемым, а рост нервных волокон полностью восстановился. Это показало, что именно IL-4 выполняет ключевую сигнальную функцию этих иммунных клеток.

Самый неожиданный вывод — проблему создает не воспаление само по себе

Долгое время считалось, что воспаление после травмы нужно просто максимально подавлять.

Работа показывает более тонкую картину.

Без воспаления заживление тоже нарушается.

Но если воспаление длится слишком долго или становится чрезмерным, оно начинает блокировать регенерацию.

Можно ли использовать этот механизм у человека

Пока — неизвестно.

Это, пожалуй, самое важное ограничение исследования.

Работа выполнена на личинках данио-рерио — модели, обладающей уникальной способностью к регенерации, которой у человека практически нет.

Авторы прямо подчеркивают, что пока не доказано, существует ли аналогичная популяция нейтрофилов у людей и играет ли человеческий IL-4 такую же роль после повреждения спинного мозга. Именно этот вопрос станет предметом следующих исследований.

Тем не менее результаты хорошо согласуются с другими работами, где введение IL-4 улучшало восстановление тканей после повреждений центральной нервной системы у млекопитающих. Это делает направление особенно перспективным, хотя говорить о будущей терапии пока преждевременно.

Почему эта работа важнее, чем кажется

Регенеративная медицина постепенно меняет представление об иммунной системе.

Еще недавно считалось, что иммунные клетки либо помогают бороться с инфекцией, либо мешают восстановлению тканей.

Теперь становится понятно, что многие из них работают значительно тоньше.

Они координируют действия других клеток, определяют продолжительность воспаления и фактически управляют тем, перейдет ли организм к восстановлению или останется в состоянии хронического повреждения.

Если ученым удастся понять, как безопасно воспроизводить такой «переключатель» у человека, это может открыть новые подходы не только к лечению травм спинного мозга, но и к восстановлению тканей после инсульта, черепно-мозговых травм и других повреждений центральной нервной системы.