<Согласно новому исследованию, прямое применение терапии красным светом к поврежденному спинному мозгу защищает и регенерирует нервные клетки, что приводит к восстановлению двигательных и сенсорных функций. Это лечение может расширить ограниченные в настоящее время методы лечения, доступные людям с травмами спинного мозга.
Повреждения спинного мозга (ТСМ), вызванные такими вещами, как падения, спортивные несчастные случаи и дорожно-транспортные происшествия, могут привести к глубокой инвалидности на всю жизнь. К сожалению, многие не выздоравливают полностью, особенно если травма серьезная.
Возможности лечения ТСМ остаются ограниченными, поэтому исследователи уже давно сосредоточились на разработке альтернативных методов лечения. В новом исследовании исследователи из Бирмингемского университета в Великобритании определили оптимальную дозу терапии красным светом, необходимую для восстановления функции и стимуляции роста нервных клеток в поврежденном спинном мозге.
Светотерапия, также называемая фотобиомодуляцией или PBM, включает в себя применение красного и ближнего инфракрасного света низкой интенсивности от лазеров или светодиодов для стимуляции заживления, облегчения боли и уменьшения воспаления. Это может звучать немного странно, но исследования показали, что PBM работает на уровне митохондрий, компонентов клетки, ответственных за выработку энергии. Он запускает механизмы, которые смягчают гибель клеток головного мозга (апоптоз), повреждение нервных клеток (нейронов) и нейровоспаление, одновременно способствуя регенерации нервов. Вопрос, на который исследователи пытались ответить, заключался в следующем: какая дозировка света необходима для достижения терапевтического эффекта?
Сначала они создали культуры нервных клеток (нейронов) взрослых крыс и обработали их PBM — одноминутными ежедневными дозами, доставляемыми светодиодами с длиной волны 660 нанометров (нм). Красный свет находится на «длинном конце» спектра видимого света с длиной волны от 600 до 700 нм (по сравнению с фиолетовым, который находится на нижнем пределе 400 нм). Было обнаружено, что красный свет при длине волны 660 нм проникает через кожу в подлежащие ткани.
Эти in vitroэксперименты показали, что через пять дней количество живых клеток увеличилось на 45% при использовании PBM по сравнению с контролем. Лечение также привело к заметному увеличению длины выростов нейритов – небольших отростков, которые вырастают из нейронов и создают связи с другими нейронами.
«Удивительно, что этот аспект исследования показал, что эффект света с длиной волны 660 нм был как нейропротекторное, то есть улучшающее выживаемость нервных клеток, так и нейрорегенеративное, то есть стимулирующее рост нервных клеток», — сказал Зубайр Ахмед, профессор нейробиологии в Университете Бирмингема и соавтор исследования.
Анатомия нейронаDepositphotos
Затем исследователи предприняли in vivoэксперименты, сравнивающие инвазивную и неинвазивную доставку ПБМ крысам с раздавленным спинным мозгом. В инвазивной части исследования внутри был имплантирован оптоволоконный катетер для подачи PBM непосредственно в спинной мозг. При неинвазивном (чрескожном или «через кожу») методе катетер располагался в прямом контакте с кожей над местом повреждения. Первая одноминутная процедура с длиной волны 660 нм проводилась через 15 минут после травмы, а затем повторялась ежедневно в течение семи дней.
Они обнаружили, что инвазивные и неинвазивные методы доставляют эквивалентные дозы PBM в место травмы спинного мозга. Оба метода увеличили активацию белка, связанного с регенерацией, через три дня после травмы. Аксоны, длинные кабели нейронов, передающие электрические импульсы другим нейронам, увеличились с 18% (контроль) до 41,4% (инвазивный метод) и 45,8% (неинвазивный метод). Эта регенерация аксонов привела к значительному улучшению функционального моторного и сенсорного восстановления крыс через шесть недель после травмы и уменьшению размера повреждений.
«Хирургическое вмешательство после травмы спинного мозга является обычным явлением, но в настоящее время эти операции направлены только на стабилизацию повреждений костей позвоночника, поврежденных в результате травмы», — сказал Эндрю Стивенс, нейрохирургический регистратор и ведущий автор исследования. «Эта концепция [светотерапии] невероятно интересна, поскольку она может предложить хирургам возможность во время одной операции имплантировать устройство, которое могло бы помочь защитить и восстановить сам спинной мозг».
Это первый опыт. Инвазивная и неинвазивная доставка ПБМ по времени сравнивалась при ТСМ. Исследователи уже получили дополнительное финансирование и планируют разработать имплантируемое устройство для людей с травматическим повреждением позвоночника, где в настоящее время нет методов лечения, сохраняющих нейроны или улучшающих неврологические функции. Исследователи хорошо понимают, что анатомически крысы сильно отличаются от людей.
«Чтобы сделать светотерапию жизнеспособной для лечения ТСМ у людей, потребуется имплантируемое устройство, обеспечивающее прямой обзор поврежденных тканей и возможность большей точности и стандартизированного дозирования без сопротивления из-за толщины кожи и других тканей, окружающих спинной мозг», — сказал Ахмед.
Исследование было опубликовано в журнале Bioengineering & Translational Medicine.
