Перед стволовыми клетками открываются все новые перспективы клинического применения. Ученые из Калифорнийского университета смогли с их помощью справиться с эпилепсией, которая плохо поддается лекарственной терапии. Метод протестировали на мышиной модели эпилепсии. Имплантация нейрональных стволовых клеток в гиппокамп почти полностью избавила мышей от эпилептических судорог и улучшила их поведение. Результаты эксперимента авторы опубликовали в журнале Nature Neuroscience.
Эпилепсия — это неврологическое заболевание, для которого характерны внезапные судорожные припадки. Когда человек бьется в конвульсиях, он при этом часто теряет контроль над ситуацией, так как сознание отключается, и при падении он может получить серьезные повреждения.
Припадки вызваны аномальной активностью множества нервных клеток в мозге, которые одновременно возбуждаются в зоне эпилептического очага.
Гипервозбужденные нейроны надо затормозить. В стандартном лечении используют лекарственные вещества, содержащие гаммааминомасляную кислоту (ГАМК) — тормозной нейромедиатор. Но лекарства надо принимать постоянно, что сопровождается побочными эффектами — они угнетающе действуют на психику.
Альтернативный способ — сделать так, чтобы одни нейроны тормозились другими нейронами. Такую роль выполняют промежуточные клетки — интернейроны, которые встраиваются в гипервозбужденный нейронный контур и гасят возбуждение. Все эти события развиваются в гиппокампе, именно там, предположительно, находится очаг судорожной активности при одной из самых тяжелых форм болезни — височной эпилепсии.
Тормозящих (ингибиторных) интернейронов в гиппокампе эпилептиков не хватает, это, возможно, и становится причиной патологии.
Значит, решили ученые, их надо туда добавить.
Команда под руководством Скотта Барабана, профессора отделения нейрохирургии Калифорнийского университета в Сан-Франциско работала на мышиной модели эпилепсии. Чтобы добиться у мышей судорожных припадков и сопутствующих нарушений поведения, им в гиппокамп вводили вещество пилокарпин. В результате нейроны «срывались с тормозов» и генерировали частые электрические разряды, а мыши периодически бились в судорогах. Поведение грызунов-эпилептиков менялось: они становились беспокойными, тревожными и агрессивными, и хуже обычных мышей справлялись с задачами на обучение.
Чтобы усилить защиту мозга мышей от гипервозбуждения, ученые имплантировали в их гиппокамп нейрональные стволовые клетки, взятые из мышиных эмбрионов.
Точнее, это были клетки из так называемого медиального ганглионарного бугорка мозга эмбриона мыши. Именно в этом бугорке рождаются нейроны, которые потом становятся тормозными ГАМК-нейронами. В ответ на приходящий к ним сигнал они выделяют тормозный нерромедиатор ГАМК и тормозят следующий нейрон в цепочке. Эмбриональные клетки исследователи ввели в гиппокамп взрослых мышей — это принципиально, так как они искали метод лечения эпилепсии у взрослых.
Поведение введенных клеток в мозге оценили на переживающих срезах гиппокампа (в которых клетки остаются живыми и функционируют). Ученые убедились, что клетки мигрировали, отрастили отростки и встроились в нейронные контуры в качестве интернейронов. По их электрической активности было видно, что клетки начали «работать» как ингибиторные интернейроны. А на мышей трансплантация подействовала таким образом, что почти полностью избавила их от эпилептических припадков.
У половины мышей судороги исчезли совсем, а у второй половины их частота радикально снизилась.
Поведение мышей, которых лечили клетками, также изменилось. Исчезла повышенная тревожность и агрессивность, и они стали гораздо лучше решать задачи на пространственное обучение в водном лабиринте, чем группа неизлеченных мышей-эпилептиков.
«Наши результаты показывают, что возможно использовать ингибиторные нейроны для клеточной трансплантации у взрослых, страдающих тяжелыми формами эпилепсии,
— говорит Барабан. — Эта методика дает контроль над судорогами и компенсацию когнтивного дефицита у пациентов».
Ученые Калифорнийского университета сделали и еще один шаг в этом направлении. В журнале Cell Stem Cell они сообщают , что нашли путь получения и культивирования человеческих клеток-предшественников ГАМК-нейронов. Испытать эти клетки пришлось опять-таки на мышах, но испытание показало, что в мышином мозге клетки стали работать ингибиторными интернейронами. Значит, и в человеческом мозге они будут играть ту же роль, считают специалисты.