Введение к работе
Актуальность проблемы. В общей структуре травм центральной нервной системы повреждениям спинного мозга отводится особая роль, поскольку кроме высокой летальности они сопровождается практически полной инвали-дизацией (А.Г. Аганесов, 2003). Число таких больных неуклонно растет и только в России оно увеличивается более чем на 8000 человек ежегодно (М.А. Леонтьев, 2003). Проблема помощи спинальным больным длительное время считалась вообще не решаемой. Основные успехи в этой области стали возможны благодаря достижениям фармакологии (С.Т.Вертилэ, 2001). Появление современных лекарств и разработка патогенетически обоснованных терапевтических схем позволило значительно улучшить качество жизни таких больных. Однако восстановить утраченные неврологические функции спинного мозга фармакологическими методами по сей день не представляется возможным. Проблема заключается в очень низкой способности нервной ткани к регенерации, которая может быть реализована только путем роста аксонов (S. Ramon у Cajal, 1928; В.И. Зяблов, 1986). Главным препятствием на пути роста аксонов является посттравматический глио-мезодермальный рубец (И.П. Шпак, 2006; Y.Abe, 2008). С другой стороны, при отсутствии консолидирующей ткани рубца между краниальным и каудальным отрезками спинного мозга (в случае обширных повреждений), они подвергаются ретракции, что делает восстановление нервных связей практически невозможным (В.И. Зяблов, 1986). Поэтому исключительно важной задачей современного этапа исследований является управление регенераторным потенциалом нервной системы путем регуляции скорости и качества консолидирующей ткани, замещающей нейрональный дефект (J.MacDonald, 2004; А.В Берсенев, 2007). Не менее значимой является проблема стимуляции роста и ремиелинизации поврежденных аксонов (H.Y Shen, 2007; Su Zhida, 2008). На сегодняшний день для решения этих проблем используется два главных подхода. Первый заключается в использовании биополимерных материа-
лов, позволяющих сформировать консолидирующую рубцовую ткань между разобщенными концами спинного мозга. Вторым направлением является использование трофических свойств различных клеточных линий при их трансплантации в область тканевого дефекта. При этом наилучшие результаты были получены при сочетании этих методик (C.Vacanty, 2005; G.Raisman, 2007; Е. Sykova, 2007). Однако, несмотря на обнадеживающие результаты, многие механизмы репаративного действия применяемых трансплантатов остаются не исследованными, что и определяет актуальность проблемы их дальнейшего экспериментального изучения с целью создания и отработки новых, более совершенных технологий клеточно-тканевой заместительной терапии.
Цель настоящего исследования: изучить особенности и механизмы восстановления поврежденного спинного мозга крыс при замещении тканевого дефекта композицией биополимерного коплагенового матрикса и обкладочных нейроэпительнальных клеток.
Задачи исследования:
-
Дать иммуноцитохимическую характеристику культуры обонятельных нейроэпителиальных клеток, используемых для трансплантации.
-
Оценить характер морфологических изменений тканей Спинного мозга в раннем и позднем периоде травмы при нейротрансплантации.
-
Изучить особенности регенерации нервных волокон в тканях спинного мозга экспериментальных животных.
-
В рубце и прилегающих к зоне повреждения участках спинного мозга экспериментальных животных выявить особенности экспрессии маркеров ак-сонального роста.
-
Охарактеризовать динамику восстановления двигательных функций спинного мозга при травме и заместительной клеточной терапии.
Научная новизна и теоретическое значение работы:
Впервые на собственном экспериментальном материале дана морфологическая и иммуноцитохимическая характеристика обкладочных нейроэпители-
апьных клеток при их культивировании на биополимерном коллагеновом мат-риксе, использующемся для трансплантации. Проведен детальный анализ структуры тканевых перестроек при замещении постгравматического дефекта спинного мозга биополимерным матриксом, как при монотерапии, так и в комплексе с обкладочными нейроэпителиальными клетками. Дана морфохимиче-ская характеристика спинномозгового рубца, сформированного при использовании данной технологии, обоснована трофическая и ремиелинизирующая роль обкладочных нейроэпителиальных клеток, инкорпорированных в биополимерный коллагеновый матрикс. Представлены научные факты о реальной возможности прорастания аксонов поврежденного спинного мозга через биодегради-руемый полимерный матрикс. Предложенная нейроэндопротезная клеточно-биополимерная система может выполнять функции «моста» при имплантации его в диастаз между разобщенными участками поврежденного спинного мозга. В эксперименте на животных доказана возможность функционального восстановления спинного мозга после полного анатомического повреждения (иссечения участка) с использованием современных методов тканевой инженерии центральной нервной системы.
Результаты проведенного исследования расширяют представления о механизмах регенерации нервной ткани и позволяют обосновать возможность клинического использования биополимерных матриксов в комплексе с обкладочными нейроэпителиальными клетками при лечении травмы спинного мозга.
Практическая значимость работы. Результаты настоящего исследования могут найти широкое практическое применение в осуществлении реконструк-тивно-восстановительных операций в нейрохирургической практике, а также для проведения операций с использованием методов тканевой инженерии мозга.
Представленные в данной работе экспериментальные научные факты о возможности регенерации спинного мозга при его полном анатомическом перерыве с использованием критических биополимерных и клеточных технологий могут быть практической фундаментальной базой для проведения высокотехнологичных реконструктивных операций выбора у данного контингента
очень сложных неврологических больных. Экспериментальное обоснование возможности реконструкции и восстановления функций поврежденного спинного мозга, проведенные в данном исследовании, открывают перспективы для выполнения первых ограниченных клинических испытаний на человеке. Положения, выносимые на защиту:
-
Трансплантация биополимерного гетерогенного коллагенового матрикса в область повреждения спинного мозга ускоряет процессы его' регенерации, реваскуляризации и реиннервации и способствует восстановлению двигательных функций у крыс после полной перерезки органа.
-
Обкладочные нейроэпителиальные клетки в условиях трансплантации выполняют нейротрофическую роль в отношении регенерирующих нервных проводников.
Апробация работы: Материалы диссертации доложены на научно-практической конференции «Высокие технологии в терапии и реабилитации заболеваний нервной системы» (г. Москва 2008) и на IV Всероссийском съезде трансплантологов (г. Москва 2008).
Публикация результатов работы: основные положения диссертации отражены в 5 печатных работах.
Объем и структура диссертации: Рукопись диссертации включает оглавление, введение, обзор литературы, главу "материалы и методы исследования", четыре главы, описывающих результаты собственных исследований, заключение, выводы и библиографический указатель. Объем диссертации составляет 123 страницы машинописного текста, включая 6 таблиц, 17 рисунков, 70 фотографий. Список литературы содержит 185 источников.
