Naudodamiesi išsėtinės sklerozės (MS) gyvūnų modeliu, Nacionalinių sveikatos institutų (NIH) tyrėjai sukūrė keturių dimensijų smegenų žemėlapį, kuris atskleidžia, kaip pažeidimai, panašūs į tuos, kurie matomi žmogaus MS formoje. Šios išvados, paskelbtos Mokslaspateikite langą į ankstyvosios ligos būseną ir galėtumėte padėti nustatyti galimus MS procedūrų ir smegenų audinių taisymo tikslus.
Tyrėjai, vadovaujami podoktorantūros kolegos Jing-Ping Lin, Ph.D., ir vyresnysis tyrėjas Danielis S. Reichas, MD, Ph.D., abu NIH nacionaliniame neurologinių sutrikimų institute ir insulte (NINDS), sujungę pakartotinius MRT vaizdus su smegenų audinių analize, įskaitant genų raišką, kad būtų galima sekti ir vystytis į MS tipo lizijas.
Jie atidengė naują MRT parašą, kuris gali padėti nustatyti smegenų regionus, kuriems gresia žala savaitėms, kol įvyks bet kokie matomi pažeidimai. Jie taip pat nustatė paveikto smegenų audinio „mikroaplinkos“, remdamiesi stebimais nervų funkcijos, uždegimo, imuniteto ir palaikymo ląstelių reakcijomis, genų ekspresija ir pažeidimo bei atstatymo lygiu.
„Identifikuoti ankstyvuosius įvykius, atsirandančius po uždegimo ir erzinant, kurie yra repariniai, palyginti su kenkėjais, gali padėti mums greičiau nustatyti MS ligos aktyvumą ir sukurti gydymą, kad sulėtėtų ar sustabdytų jo progresavimą“, – sakė dr. Reich.
MS sukelia organizmo imuninė sistema, puolanti apsauginę nervų skaidulų dangą, vadinamą mielinu. Tai lemia uždegimą, mielino praradimą ir „pažeidimų“ ar „plokštelių“ susidarymą smegenų audinyje. Didžiąją dalį to, kas žinoma apie MS progresavimą, atsirado analizuojant žmogaus smegenų audinį postmortem, paprastai gaunamas dešimtmečius po pradinės ligos atsiradimo. Tai reiškia, kad trūksta ankstyvų pokyčių, kurie įvyko prieš prasidedant simptomams.
Norėdami imituoti žmogaus smegenų sąlygas, tyrėjai pasirinko nenaudoti pelės modelio MS, užuot tobulindamas modelį, kuriame naudojamas marmoset, nežmogiškas primatas. Palyginti su pelių smegenimis, marmoso ir žmogaus smegenys turi didesnį baltosios medžiagos santykį (smegenų „laidus“) ir pilkosios medžiagos (neuronų ląstelių kūnai).
„Marmoset“ modelis sukuria kelis pažeidimus, kurie labai primena tuos, kurie matomi žmogaus MS, ir kuriuos galima sekti realiu laiku naudojant MRT vaizdavimą. Kadangi šiuos pažeidimus galima sukelti eksperimentiniu būdu, modelis siūlo pažvelgti į ankstyviausius uždegimo ir imuninės reakcijos etapus, kurie lemia MS panašų demielinizaciją.
Vienas pagrindinių žaidėjų nustatytas žaidėjas buvo specifinis astrocitų tipas, vienas iš atraminių ląstelių tipų smegenyse, kuris įjungia geną, vadinamą serpine1 arba plazminogeno aktyvatoriaus inhibitoriumi-1 (PAI1). Prieš įvykstant matomam pažeidimui, jie nustatė serpine1 išreikštus astrocitus pažeidžiamose smegenų sienose, suskirstant į kraujagysles ir skysčių užpildytus smegenų skilvelius ir signalizuodami būsimas pažeidimo vystymosi sritis.
Atrodė, kad šie astrocitai daro įtaką kitų ląstelių, esančių šalia pažeidimo srities, elgesį, įskaitant imuninių ląstelių gebėjimą patekti į smegenis ir prisidėti prie uždegimo, taip pat mielino atstatymo pirmtako ląstelės.
Atsižvelgiant į tai, kad serpine1 išreiškiantys astrocitai, kaupiami augančių pažeidimų kraštuose, kur įvyksta žala, tačiau taip pat prasideda gydymas, jų galimas dvigubas vaidmuo koordinuojant signalus, dėl kurių audinių atstatymas arba tolesnis pažeidimas, buvo netikėta raukšlė, kuriai reikės toliau tyrinėti. Gali būti, kad ankstyviausi atsakymai gali būti apsauginio mechanizmo dalis, kuri peržengia traumą. Taip pat gali būti, kad pats mechanizmas gali sukelti ligą.
„Jei įsivaizduojate fortą apgultas, iš pradžių sienos gali sulaikyti ataką“, – sakė dr. Reichas. „Bet jei tos sienos bus pažeistos, visos gynybos viduje gali būti nukreiptos prieš patį fortą.”
Šios išvados taip pat gali turėti įtakos smegenų sužalojimams, viršijantiems tai, kas matoma MS. Nors yra įvairių tipų židinių smegenų traumos, įskaitant trauminį smegenų sužalojimą, insultą, uždegimą ir infekciją, yra baigtinis būdų, kaip audinys gali reaguoti į sužalojimą. Tiesą sakant, daugelis čia matomų reakcijų į uždegimą, stresą ir audinių pažeidimus greičiausiai bus paplitusios tarp sužalojimų tipų, o šiame tyrime sukurtas smegenų žemėlapis gali būti šaltinis, leidžiantis palyginti labiau į žmogų panašų kontekstą.
Mokslinės komandos kuria naują skirtingos autoimuninės būklės, turinčios įtakos smegenų sienoms, modelį. Jie taip pat nori išplėsti savo duomenų rinkinį, kad apimtų pagyvenusius gyvūnus, kurie galėtų padėti pagerinti mūsų supratimą apie progresyvią MS, ligos būseną, turinčią didelį ir nepatenkintą terapinį poreikį.