جدول المحتويات:

إصلاح الحبل الشوكي التالف
إصلاح الحبل الشوكي التالف

فيديو: إصلاح الحبل الشوكي التالف

Отличия серверных жестких дисков от десктопных
فيديو: قصة قطع الحبل الشوكي واحتمالات شفاؤه بالخلايا الجذعية - The story of spinal cord complete section 2023, كانون الثاني
Anonim

مرة واحدة أكثر بقليل من الأمل غير المجدي ، بدأت بعض استعادة الحبل الشوكي المصاب تبدو ممكنة.

ملاحظة المحرر: تم نشر هذه القصة ، التي نُشرت في الأصل في عدد سبتمبر 1999 من Scientific American ، بسبب دراسة جديدة تظهر أنه يمكن تجديد الخلايا العصبية عن طريق القضاء على الجينات التي تمنع نموها عادةً.

بالنسبة للاعب الجمباز الصيني سانغ لان ، كان السبب هو السقوط الأول للرأس الذي حظي بتغطية إعلامية كبيرة خلال عمليات الإحماء لألعاب النوايا الحسنة لعام 1998. بالنسبة لريتشارد كاستالدو من ليتلتون ، كولورادو ، كان الرصاص ؛ لاعب كرة القدم السابق دينيس بيرد ، اصطدام عام 1992 في الملعب ؛ ولطفلة تدعى سامانثا جينيفر ريد ، سقطت في سن الرضاعة. مهما كان السبب ، فإن نتيجة الأضرار الشديدة التي لحقت بالحبل الشوكي هي نفسها في كثير من الأحيان: شلل كامل أو جزئي وفقدان الإحساس تحت مستوى الإصابة.

قبل عشر سنوات ، لم يكن لدى الأطباء أي وسيلة للحد من هذه الإعاقة ، باستثناء تثبيت الحبل السري لمنع المزيد من التدمير ، ومعالجة الالتهابات ووصف العلاج التأهيلي لتعظيم أي قدرات متبقية. ولا يمكنهم الاعتماد على الحبل السري لشفاء نفسه. على عكس الأنسجة في الجهاز العصبي المحيطي ، فإن ذلك في الجهاز العصبي المركزي (النخاع الشوكي والدماغ) لا يصلح نفسه بشكل فعال. قليل من العلماء كانوا يأملون في أن يتغير الوضع على الإطلاق.

بعد ذلك ، في عام 1990 ، كشفت تجربة بشرية شملت عدة مراكز بحثية أن الستيرويد المسمى ميثيل بريدنيزولون يمكن أن يحافظ على بعض الوظائف الحركية والحسية إذا تم تناوله بجرعات عالية في غضون ثماني ساعات بعد الإصابة. لأول مرة ، ثبت أن العلاج يقلل الخلل الوظيفي الناجم عن صدمة الحبل الشوكي. كانت التحسينات متواضعة ، لكن النجاح حفز البحث عن علاجات إضافية. منذ ذلك الحين ، سعى العديد من الباحثين - بمن فيهم نحن - إلى أفكار جديدة للعلاج في دراسات حول سبب تسبب الإصابة الأولية في مزيد من الضرر للحبل الشوكي ولماذا يفشل النسيج الممزق في إعادة بناء نفسه.

سنشرح في هذه المقالة كيف يمكن تسخير المعرفة سريعة النمو لمساعدة الأشخاص الذين يعانون من إصابات في النخاع الشوكي. ومع ذلك ، يجب أن نلاحظ أن العمال كانوا أيضًا يبتكرون استراتيجيات تعوض عن تلف الحبل بدلاً من إصلاحه. في العامين الماضيين ، على سبيل المثال ، وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على نظامين إلكترونيين ينظمان العضلات عن طريق إرسال إشارات كهربائية عبر الأسلاك المزروعة. يُعيد المرء حركات يد معينة (مثل الإمساك بكوب أو قلم) للمرضى الذين لديهم حركة كتف ؛ آخر يعيد قدرا من السيطرة على المثانة والأمعاء.

يمكن أن يوفر نهج مختلف أيضًا قدرة استيعاب لبعض المرضى. يحدد الجراحون الأوتار التي تربط عضلات الساعد المشلولة بعظام اليد ، ويفصلونها عن تلك العضلات ويربطونها بعضلات الذراع التي تنظمها أجزاء من العمود الفقري فوق الإصابة (وبالتالي لا تزال تحت السيطرة الإرادية). علاوة على ذلك ، يشك العديد من الأطباء في أن بدء العلاج التأهيلي - بممارسة الأطراف في وقت مبكر بمجرد استقرار العمود الفقري - قد يعزز الوظيفة الحركية والحسية في الأطراف. لم يتم اختبار هذه التصورات بدقة على البشر ، لكن الدراسات على الحيوانات تضفي مصداقية عليها.

الحبل في العمل

العضو الذي يتلقى كل هذا الاهتمام لا يزيد سمكه عن بوصة واحدة ولكنه الطريق السريع المهم للتواصل بين الدماغ وبقية الجسم. وحدات الاتصال هي الخلايا العصبية (الخلايا العصبية) ، والتي تتكون من جسم خلية بصلي الشكل (موطن النواة) ، وأشجار من التشعبات التي تكشف عن الإشارات ، ومحور عصبي يمتد من جسم الخلية وينقل الإشارات إلى الخلايا الأخرى. تتفرع المحاور تجاه نهاياتها ويمكنها الحفاظ على الروابط ، أو المشابك ، مع العديد من الخلايا في وقت واحد. البعض يجتاز طول الحبل بالكامل.

يحتوي الحبل الناعم الشبيه بالهلام على نظامين رئيسيين من الخلايا العصبية. من بينها ، تتحكم المسارات الحركية الهابطة في كل من العضلات الملساء للأعضاء الداخلية والعضلات المخططة ؛ كما أنها تساعد على تعديل إجراءات الجهاز العصبي اللاإرادي ، الذي ينظم ضغط الدم ودرجة الحرارة واستجابة الدورة الدموية في الجسم للإجهاد. تبدأ المسارات الهابطة بالخلايا العصبية في الدماغ ، والتي ترسل إشارات كهربائية إلى مستويات أو أجزاء معينة من الحبل. ثم تنقل الخلايا العصبية في تلك الأجزاء النبضات إلى الخارج وراء الحبل.

النظام الرئيسي الآخر للخلايا العصبية - المسارات الحسية الصاعدة - ينقل الإشارات الحسية المستلمة من الأطراف والأعضاء إلى أجزاء معينة من الحبل ثم إلى الدماغ. تنشأ هذه الإشارات من خلايا "محول الطاقة" المتخصصة ، مثل المستشعرات الموجودة في الجلد التي تكتشف التغيرات في البيئة أو الخلايا التي تراقب حالة الأعضاء الداخلية. يحتوي الحبل أيضًا على دوائر عصبية (مثل تلك التي تشارك في ردود الفعل وجوانب معينة من المشي) التي يمكن تنشيطها عن طريق الإشارات الحسية الواردة دون مدخلات من الدماغ ، على الرغم من أنها يمكن أن تتأثر بالرسائل القادمة من الدماغ.

توجد أجسام الخلايا في جذع الحبل في قلب رمادي على شكل فراشة يمتد على طول الحبل الشوكي. تنتقل الألياف المحورية الصاعدة والهابطة في المنطقة المحيطة المعروفة باسم المادة البيضاء ، وهذا ما يسمى لأن المحاور ملفوفة في مادة المايلين ، وهي مادة عازلة بيضاء. تحتوي كلا المنطقتين أيضًا على خلايا دبقية ، والتي تساعد الخلايا العصبية على البقاء والعمل بشكل صحيح. تشمل الخلايا الدبقية الخلايا النجمية على شكل نجمة ، والخلايا الدبقية الصغيرة (الخلايا الصغيرة التي تشبه مكونات الجهاز المناعي) والخلايا الدبقية قليلة التغصن ، التي تنتج المايلين. كل خلية نواة قليلة التغصن النخاعية ما يصل إلى 40 محاور مختلفة في وقت واحد.

يمكن أن تختلف الطبيعة الدقيقة لإصابة الحبل الشوكي من شخص لآخر. ومع ذلك ، يمكن تمييز بعض القواسم المشتركة.

عندما تضرب الإصابة

عندما يتسبب السقوط أو بعض القوة الأخرى في كسر أو خلع العمود الفقري ، فإن عظام العمود الفقري التي عادة ما تغلف الحبل وتحميه يمكن أن تسحقه ، مما يؤدي إلى قتل وإتلاف المحاور بشكل ميكانيكي. من حين لآخر ، تتعطل بشكل كبير فقط المادة الرمادية في المنطقة المتضررة. إذا انتهت الإصابة عند هذا الحد ، فإن الاضطرابات العضلية والحسية ستقتصر على الأنسجة التي ترسل مدخلات إليها أو تستقبلها من الخلايا العصبية في المستوى المصاب من الحبل ، دون حدوث الكثير من الإزعاج للوظيفة تحت هذا المستوى.

على سبيل المثال ، إذا تأثرت المادة الرمادية فقط ، فإن آفة عنق الرحم 8 (C8) - التي تنطوي على جزء من الحبل حيث تنشأ الأعصاب المسمى C8 - قد تشل اليدين دون إعاقة المشي أو السيطرة على الأمعاء والمثانة. لن تخرج أي إشارات أو يتم تلقيها من الأنسجة المتصلة بالأعصاب C8 ، لكن المحاور التي تنقل الإشارات لأعلى ولأسفل المادة البيضاء المحيطة ستستمر في العمل.

في المقابل ، إذا تم تدمير كل المادة البيضاء في نفس قطعة الحبل ، فإن الإصابة ستقطع الآن الإشارات الرأسية ، وتوقف الرسائل التي نشأت في الدماغ من الانتقال أسفل المنطقة التالفة وتعوق تدفق الإشارات الحسية القادمة من الدماغ إلى الدماغ تحت الجرح. يصاب الشخص بالشلل في اليدين والأطراف السفلية ويفقد السيطرة على التبول والتغوط.

للأسف ، فإن الإهانة الأولية ليست سوى بداية المشكلة. تؤدي الإصابة الميكانيكية المبكرة إلى موجة ثانية من الضرر - موجة ، خلال الدقائق والساعات والأيام اللاحقة ، تعمل على توسيع الآفة تدريجياً وبالتالي مدى الضعف الوظيفي. يميل هذا الانتشار الثانوي إلى الحدوث طوليًا من خلال المادة الرمادية في البداية قبل التمدد في المادة البيضاء (يشبه تقريبًا تضخم بالون على شكل كرة قدم). في النهاية يمكن أن يشمل التدمير عدة أجزاء من العمود الفقري فوق وتحت الجرح الأصلي.

والنتيجة النهائية هي حالة معقدة من الإهمال. المحاور التي تضررت تصبح جذوعًا عديمة الفائدة ، وغير متصلة بأي شيء ، وتتفكك أطرافها المقطوعة. غالبًا ما تظل العديد من المحاور سليمة ولكنها تصبح عديمة الفائدة بفقدان المايلين العازل. تجويف مملوء بالسوائل ، أو كيس ، يجلس في المكان الذي كانت فيه الخلايا العصبية والخلايا والمحاور الأخرى. وتتكاثر الخلايا الدبقية بشكل غير طبيعي مكونة عناقيد تسمى الندوب الدبقية. يشكل الكيس والندوب معًا حاجزًا هائلاً أمام أي محاور مقطوعة قد تحاول بطريقة ما إعادة النمو والاتصال بالخلايا التي كانت أعصابها من قبل. قد تظل بعض المحاوير كاملة ومُخَوَّلة بالميلين وقادرة على حمل الإشارات لأعلى أو لأسفل العمود الفقري ، ولكن غالبًا ما تكون أعدادها صغيرة جدًا بحيث لا تنقل توجيهات مفيدة إلى الدماغ أو العضلات.

أولاً ، احتواء الضرر

إذا كان لا بد من عكس كل هذه التغييرات بالكامل لمساعدة المرضى ، فإن احتمالات العلاج الجديد ستكون قاتمة. لحسن الحظ ، يبدو أن إنقاذ النشاط الطبيعي في أقل من 10 في المائة من مكمل المحوار القياسي سيجعل المشي ممكنًا في بعض الأحيان للأشخاص الذين قد يفتقرون إلى هذه القدرة لولا ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي خفض مستوى الإصابة بمقدار جزء واحد فقط (حوالي نصف بوصة) إلى إحداث فرق مهم في نوعية حياة الشخص. الأشخاص المصابون بإصابة C6 ليس لديهم أي قوة على أذرعهم ، ويحتفظون ببعض القدرة على تحريك أكتافهم وثني مرفقيهم. لكن يمكن للأفراد الذين يعانون من إصابة C7 السفلية تحريك الكتفين ومفاصل الكوع وتمديد الرسغين ؛ من خلال التدريب ونقل الأوتار في بعض الأحيان ، يمكنهم استخدام أذرعهم وأيديهم.

نظرًا لأن الكثير من الضرر ينشأ بعد الإصابة الأولية ، فإن توضيح كيفية حدوث ذلك التدمير الثانوي وعرقلة تلك العمليات أمر بالغ الأهمية. تم العثور على الحطام المضاف ناتج عن العديد من آليات التفاعل.

في غضون دقائق من الإصابة ، تظهر نزيف صغير من الأوعية الدموية المكسورة ، ويتضخم الحبل الشوكي. يؤدي تلف الأوعية الدموية وتورمها إلى منع التوصيل الطبيعي للمغذيات والأكسجين إلى الخلايا ، مما يتسبب في موت العديد منها جوعاً.

وفي الوقت نفسه ، تطلق الخلايا التالفة والمحاور والأوعية الدموية مواد كيميائية سامة تعمل على الخلايا المجاورة السليمة. تؤدي إحدى هذه المواد الكيميائية على وجه الخصوص إلى عملية شديدة الاضطراب تُعرف باسم السمية المثيرة. في الحبل الصحي ، تفرز الأطراف الطرفية للعديد من المحاور كميات دقيقة من الغلوتامات. عندما ترتبط هذه المادة الكيميائية بمستقبلات على الخلايا العصبية المستهدفة ، فإنها تحفز تلك الخلايا على إطلاق نبضات. ولكن عندما تُصاب الخلايا العصبية أو المحاوير أو الخلايا النجمية في العمود الفقري ، فإنها تطلق فيضانًا من الغلوتامات. تثير المستويات المرتفعة الخلايا العصبية المجاورة بشكل مفرط ، مما يدفعها إلى قبول موجات من الأيونات التي تؤدي بعد ذلك إلى سلسلة من الأحداث المدمرة في الخلايا ، بما في ذلك إنتاج الجذور الحرة. يمكن لهذه الجزيئات شديدة التفاعل أن تهاجم الأغشية والمكونات الأخرى للخلايا العصبية السليمة سابقًا وتقتلها.

حتى ما يقرب من عام مضى ، كان يُعتقد أن هذه السمية الإثارة ، التي شوهدت أيضًا بعد السكتة الدماغية ، قاتلة للخلايا العصبية وحدها ، لكن النتائج الجديدة تشير إلى أنها تقتل الخلايا قليلة التغصن (منتجي المايلين) أيضًا. قد يساعد هذا التأثير في تفسير سبب إزالة الميالين حتى من المحاور غير المقطوعة ، وبالتالي غير قادرة على إجراء النبضات ، بعد إصابة الحبل الشوكي.

يمكن أن يؤدي الالتهاب المطول ، الذي يتميز بتدفق بعض خلايا الجهاز المناعي ، إلى تفاقم هذه الآثار ويستمر لأيام. عادة ، تبقى الخلايا المناعية في الدم ، غير قادرة على دخول أنسجة الجهاز العصبي المركزي. لكنها يمكن أن تتدفق بسهولة حيث تتضرر الأوعية الدموية. عندما يتم تنشيط الخلايا الدبقية الصغيرة والخلايا الدبقية الصغيرة استجابةً للإصابة ، تطلق الخلايا المنشطة المزيد من الجذور الحرة والمواد السامة الأخرى.

قد يعمل ميثيل بريدنيزولون ، وهو أول دواء تم اكتشافه للحد من تلف الحبل الشوكي لدى البشر ، جزئيًا عن طريق تقليل التورم والالتهاب وإطلاق الغلوتامات وتراكم الجذور الحرة. ومع ذلك ، تظل التفاصيل الدقيقة لكيفية مساعدة المرضى غير واضحة.

تشير الدراسات التي أجريت على حيوانات المختبر المصابة بأحبال شوكية تالفة إلى أن الأدوية القادرة على منع الخلايا من الاستجابة للجلوتامات الزائدة يمكن أن تقلل التدمير أيضًا. يبدو أن العوامل التي تحجب بشكل انتقائي مستقبلات الغلوتامات لما يسمى فئة AMPA ، وهي نوع وفير في الخلايا قليلة التغصن والخلايا العصبية ، فعالة بشكل خاص في الحد من المدى النهائي للآفة والإعاقة المرتبطة بها. تم بالفعل اختبار بعض مضادات مستقبلات AMPA في التجارب البشرية المبكرة كعلاج للسكتة الدماغية ، ويمكن للمركبات ذات الصلة أن تدخل دراسات السلامة في المرضى الذين يعانون من إصابة في النخاع الشوكي في غضون عدة سنوات.

يحدث الكثير من فقدان الخلايا المبكر في النخاع الشوكي المصاب عن طريق النخر ، وهي عملية تصبح فيها الخلايا أساسًا ضحايا سلبيين للقتل. في السنوات القليلة الماضية ، وثق علماء البيولوجيا العصبية أيضًا شكلًا أكثر نشاطًا لموت الخلايا ، يشبه إلى حد ما الانتحار ، في الحبل السري. بعد أيام أو أسابيع من الصدمة الأولية ، غالبًا ما تكتسح موجة من هذه الخلية الانتحارية ، أو موت الخلايا المبرمج ، من خلال الخلايا قليلة التغصن ما يصل إلى أربعة أجزاء من موقع الصدمة. لقد فتح هذا الاكتشاف أيضًا أبوابًا جديدة للعلاج الوقائي. احتفظت الجرذان التي أُعطيت عقاقير مثبطة لموت الخلايا المبرمج بقدرة أكبر على التنقل بعد إصابة الحبل الشوكي الرضحي مقارنة بالفئران غير المعالجة.

في السنوات القليلة الماضية ، حدد علماء الأحياء العديد من المواد ، تسمى عوامل التغذية العصبية ، والتي تعزز أيضًا بقاء الخلايا العصبية والخلايا الدبقية. يتم الآن تقييم مادة ذات صلة ، GM-1 ganglioside (Sygen) ، للحد من إصابة الحبل عند البشر. في النهاية ، من المحتمل أن تتضمن التدخلات لتقليل الضرر الثانوي في النخاع الشوكي مجموعة متنوعة من الأدوية التي تُعطى في أوقات مختلفة لإحباط آليات محددة للموت في مجموعات الخلايا المتميزة.

لن يقلل العلاج الأفضل من مدى الإصابة فحسب ، بل سيصلح الضرر أيضًا. سيكون أحد المكونات الرئيسية لهذا الإصلاح هو تحفيز تجديد المحاور التالفة - أي ، تحفيز استطالة وإعادة الاتصال بالخلايا المستهدفة المناسبة.

على الرغم من أن الخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي للثدييات البالغة تفشل عمومًا في تجديد المحاور التالفة ، فإن هذا الزوال لا ينبع من خاصية جوهرية لتلك الخلايا. بل إن الخطأ يكمن في أوجه القصور في بيئتهم. بعد كل شيء ، الخلايا العصبية في أماكن أخرى من الجسم وفي الحبل الشوكي غير الناضج والدماغ تعيد نمو المحاور العصبية بسهولة ، وقد أظهرت التجارب على الحيوانات أن البيئة المناسبة يمكن أن تحفز محاور النخاع الشوكي على التمدد بعيدًا.

ثم ، حث التجديد

تبين أن أحد أوجه القصور في بيئة الحبل السري هو وجود وفرة زائدة من الجزيئات التي تمنع بشكل فعال تجديد محور عصبي - بعضها في المايلين. لقد أنتج العلماء الذين اكتشفوا هذه المثبطات المرتبطة بالمايلين جزيءًا يسمى IN-1 (جسم مضاد مثبط لتحييد المايلين) يمنع عمل تلك المثبطات. لقد أثبتوا أيضًا أن ضخ IN-1 المشتق من الفئران في الحبل الشوكي المصاب بالفئران يمكن أن يؤدي إلى إعادة نمو لمسافات طويلة لبعض المحاور المتقطعة. وعندما يتم قطع المسارات التي تتحكم في نشاط المخلب الأمامي ، تستعيد الحيوانات المعالجة بعض حركة مخالبها ، في حين أن الحيوانات غير المعالجة لا تفعل ذلك. سيتم تدمير الجسم المضاد للقوارض بواسطة جهاز المناعة البشري ، لكن العمال يطورون نسخة متوافقة مع البشر للاختبار على البشر.

تم الآن العثور على العديد من الجزيئات المثبطة الأخرى أيضًا ، بما في ذلك بعض الجزيئات التي تنتجها الخلايا النجمية وعدد موجود في المصفوفة خارج الخلية (السقالات بين الخلايا). بالنظر إلى هذه المجموعة ، يبدو من المحتمل أن العلاجات المركبة ستكون ضرورية لمقاومة أو إيقاف إنتاج مثبطات متعددة في وقت واحد.

إلى جانب إزالة "الفرامل" عند إعادة نمو المحاور ، فإن التكتيك القوي من شأنه أن يزود المواد التي تعزز بشكل فعال التمديد المحوري. بدأ البحث عن هذه العوامل بدراسات تطور الجهاز العصبي. قبل عقود ، عزل العلماء عامل نمو الأعصاب (NGF) ، وهو عامل تغذية عصبي يدعم بقاء وتطور الجهاز العصبي المحيطي. بعد ذلك ، تبين أن هذا العامل جزء من عائلة من البروتينات التي تعزز بقاء الخلايا العصبية وتفضل نمو المحاور. تم التعرف أيضًا على العديد من العائلات الأخرى ذات العوامل التغذوية العصبية ذات المواهب المماثلة. على سبيل المثال ، يشجع الجزيء neurotrophin- 3 (NT-3) بشكل انتقائي على نمو المحاور العصبية التي تنزل إلى النخاع الشوكي من الدماغ.

لحسن الحظ ، تظل الخلايا العصبية البالغة قادرة على الاستجابة لإشارات تجديد محور عصبي من هذه العوامل. من الواضح ، مع ذلك ، أن الإنتاج الطبيعي لهذه المواد أقل بكثير من الكمية اللازمة لإصلاح الحبل الشوكي. في الواقع ، يبدو أن تصنيع بعض المركبات يتراجع ، بدلاً من أن يرتفع ، لأسابيع بعد حدوث صدمة في العمود الفقري. وفقًا لمجموعة من الدراسات التي أجريت على الحيوانات ، فإن رفع هذه المستويات بشكل مصطنع بعد الإصابة يمكن أن يعزز التجدد. تم اختبار بعض عوامل التغذية العصبية المعززة للتجديد ، مثل عامل نمو الخلايا الليفية الأساسي ، في مرضى السكتة الدماغية. لم يتم تقييم أي منها كوسيلة مساعدة للتجديد لدى الأشخاص المصابين بتلف الحبل الشوكي ، ولكن يتم تقييم العديد منها على الحيوانات كمقدمة لمثل هذه الدراسات.

يجب على أولئك الذين يفكرون في العوامل التغذوية العصبية للعلاج أن يتأكدوا من أن العوامل لا تزيد الألم ، وهو أحد المضاعفات الشائعة طويلة الأمد لإصابة الحبل الشوكي. هذا الألم له أسباب عديدة ، لكن أحدها هو نمو المحاور الوليدة حيث لا تنتمي (ربما في محاولة فاشلة لمعالجة الإصابة) واتصالها غير المناسب بالخلايا الأخرى. يخطئ الدماغ أحيانًا في تفسير النبضات التي تنتقل عبر تلك المحاور على أنها إشارات ألم. يمكن أن تؤدي العوامل التغذوية العصبية إلى تفاقم هذه المشكلة نظريًا ويمكن أن تتسبب أيضًا في زيادة حساسية دوائر الألم في الحبل اللولبي وخلايا استشعار الألم في الجلد.

بعد أن تبدأ المحاور في النمو ، يجب أن يتم توجيهها إلى أهدافها الصحيحة ، الخلايا التي تم توصيلها بها في الأصل. ولكن كيف؟ في هذه الحالة أيضًا ، قدمت دراسات التطور الجنيني أدلة.

أثناء التطور ، يتم توجيه محاور النمو إلى أهدافها النهائية بواسطة جزيئات تعمل على الطرف الأمامي ، أو مخروط النمو. في السنوات الخمس الماضية على وجه الخصوص ، تم الكشف عن عدد مذهل من المواد التي تشارك في هذه العملية. بعضها ، مثل مجموعة تسمى netrins ، يتم إطلاقها أو عرضها بواسطة الخلايا العصبية أو الخلايا الدبقية. إنها تغري المحاور للنمو في بعض الاتجاهات وصد النمو في اتجاهات أخرى. جزيئات التوجيه الإضافية هي مكونات ثابتة للمصفوفة خارج الخلية. ترتبط بعض جزيئات المصفوفة جيدًا بجزيئات معينة (جزيئات التصاق الخلية) على مخاريط النمو ، وبالتالي توفر المراسي لنمو المحاور. أثناء التطوير ، يتم تقديم جزيئات الاتجاه المطلوبة إلى أقماع النمو في تسلسلات محددة.

إنشاء اتصالات مناسبة

في الوقت الحالي ، لا أحد يعرف كيفية توفير جميع إشارات الطرق الكيميائية اللازمة في الأماكن الصحيحة. لكن بعض النتائج تشير إلى أن التجديد يمكن أن يتم دعمه من خلال توفير مجموعة فرعية فقط من تلك الجزيئات المستهدفة - على سبيل المثال ، مجموعة مختارة من النترينات والمكونات من المصفوفة خارج الخلية. قد تكون المواد الموجودة بالفعل في النخاع الشوكي قادرة على توفير بقية التوجيه المطلوب.

يهدف نهج استهداف مختلف إلى سد الفجوة الناتجة عن تلف الحبل. إنه يوجه المحاور المصابة نحو وجهاتها الصحيحة من خلال توفير قناة يمكن من خلالها السفر أو من خلال توفير سقالات صديقة أخرى قادرة على تقديم الدعم المادي للألياف أثناء محاولتها اجتياز الكيس الذي لا يمكن اختراقه عادة. يمكن أن تعمل السقالات أيضًا كمصدر للمواد الكيميائية المعززة للنمو.

على سبيل المثال ، قام الباحثون بزرع أنابيب مليئة بخلايا شوان في الفجوة حيث تمت إزالة جزء من الحبل الشوكي في القوارض.تم اختيار خلايا شوان ، وهي خلايا دبقية من الجهاز العصبي المحيطي ، لأن لديها العديد من الصفات التي تفضل تجديد محور عصبي. في التجارب على الحيوانات ، حفزت هذه الطعوم بعض النمو المحوري في الأنابيب.

وتتكون مادة الجسور الثانية من خلايا دبقية تغلف حاسة الشم ، والتي توجد فقط في المسالك المؤدية من الأنف إلى البصيلات الشمية للدماغ. عندما تم وضع هذه الخلايا في الحبل الشوكي للجرذ حيث تم قطع المسالك الهابطة ، حفزت الغرسات إعادة نمو جزئي للمحاور فوق الغرسة. أدى زرع الخلايا الدبقية المغلفة بحاسة الشم بخلايا شوان إلى نمو أكثر اتساعًا.

من الناحية النظرية ، يمكن إجراء خزعة للحصول على الخلايا الدبقية الشمية اللازمة من المريض. ولكن بمجرد تحديد الخصائص التي تمكّنهم (أو الخلايا الأخرى) من أن يكونوا مرافقين أكفاء لنمو المحاور العصبية ، قد يتمكن الباحثون بدلاً من ذلك من تغيير أنواع الخلايا الأخرى وراثيًا إذا رغبت في ذلك ، مما يمنحهم المجموعات المطلوبة من خصائص تعزيز النمو.

تعد الخلايا الليفية (الخلايا الشائعة في النسيج الضام والجلد) من بين تلك التي تم تصميمها بالفعل لتكون بمثابة جسور. لقد تم تعديلها لإنتاج جزيء التغذية العصبية NT-3 ثم زرعها في الحبل الشوكي المقطوع للقوارض. أدت الخلايا الليفية المتغيرة إلى إعادة نمو جزئي للمحاور. جنبا إلى جنب مع تشجيع إعادة نمو المحور العصبي ، يحفز NT-3 إعادة الميالين. في هذه الدراسات ، عززت الخلايا الليفية المعدلة وراثيًا تكوّن النخاع في المحاور المتجددة وتحسين نشاط الأطراف الخلفية.

استبدل الخلايا المفقودة

من شأن مخططات الزرع الأخرى أن تزرع الخلايا التي تحدث عادة في الجهاز العصبي المركزي. بالإضافة إلى العمل كجسور وإمكانية إطلاق البروتينات المفيدة لتجديد المحور العصبي ، قد تتمكن بعض هذه الطعوم من استبدال الخلايا الميتة.

أنتج زرع الأنسجة من الجهاز العصبي المركزي للجنين عددًا من النتائج المثيرة في الحيوانات التي عولجت بعد فترة وجيزة من الصدمة. يمكن أن يؤدي هذا النسيج غير الناضج إلى ظهور خلايا عصبية جديدة ، مكتملة بالمحاور التي تسافر لمسافات طويلة في أنسجة المتلقي (صعودًا وهبوطًا عدة أجزاء في الحبل الشوكي أو خارجًا إلى المحيط). يمكن أن يدفع أيضًا الخلايا العصبية المضيفة لإرسال محاور متجددة إلى الأنسجة المزروعة. بالإضافة إلى ذلك ، قد يستعيد متلقو الزراعة ، على عكس الحيوانات غير المعالجة ، بعض وظائف الأطراف ، مثل القدرة على تحريك القدم بطرق مفيدة. علاوة على ذلك ، تشير الدراسات التي أجريت على غرسات أنسجة الجنين إلى أن المحاور يمكن أن تجد أحيانًا أهدافًا مناسبة حتى في غياب جزيئات التوجيه الموردة من الخارج. ومع ذلك ، فإن عمليات الزرع أكثر فاعلية في الحبل الشوكي غير الناضج منها في الحبل البالغ المصاب - وهو مؤشر على أن الأطفال الصغار ربما يستجيبون لمثل هذا العلاج بشكل أفضل بكثير من المراهقين أو البالغين.

تلقى بعض المرضى الذين يعانون من إصابات طويلة الأمد في النخاع الشوكي عمليات زرع أنسجة جنينية بشرية ، لكن المعلومات المتوفرة قليلة جدًا حتى الآن لاستخلاص أي استنتاجات. على أي حال ، من شبه المؤكد أن تطبيق تقنية أنسجة الجنين على البشر سيكون محدودًا بسبب المعضلات الأخلاقية ونقص الأنسجة المانحة. لذلك ، يجب ابتكار طرق أخرى لتحقيق نفس النتائج. من بين البدائل ، زرع الخلايا الجذعية: الخلايا غير الناضجة القادرة على الانقسام إلى ما لا نهاية ، وإنشاء نسخ طبق الأصل من نفسها وأيضًا إنتاج مجموعة من أنواع الخلايا الأكثر تخصصًا.

تم التعرف على أنواع مختلفة من الخلايا الجذعية ، بما في ذلك تلك التي تولد جميع أنواع الخلايا في نظام الدم أو الجلد أو النخاع الشوكي والدماغ. علاوة على ذلك ، فقد ثبت أن الخلايا الجذعية الموجودة في الجهاز العصبي المركزي للبالغين قادرة على إنتاج الخلايا العصبية وجميع الخلايا الدبقية المصاحبة لها ، على الرغم من أن هذه الخلايا الجذعية العصبية المزعومة تبدو هادئة في معظم مناطق النظام. في عام 1998 ، حصل عدد قليل من المختبرات على خلايا جذعية أكثر تنوعًا من الأنسجة البشرية. يمكن زراعة هذه الخلايا الجذعية الجنينية البشرية (المشتركة مع الخلايا الجذعية الجنينية التي تم الحصول عليها سابقًا من الفقاريات الأخرى) في المزرعة ويمكن ، من الناحية النظرية ، إنتاج جميع أنواع الخلايا تقريبًا في الجسم ، بما في ذلك الحبل الشوكي.

استراتيجيات الخلايا الجذعية

كيف يمكن أن تساعد الخلايا الجذعية في إصلاح النخاع الشوكي؟ سيكون الكثير ممكناً بمجرد أن يتعلم علماء الأحياء كيفية الحصول على هذه الخلايا بسهولة من المريض وكيفية التحكم في تمايز الخلايا. والجدير بالذكر أن الأطباء قد يكونون قادرين على سحب الخلايا الجذعية العصبية من دماغ المريض أو الحبل الشوكي ، وتوسيع أعداد الخلايا التي لا تزال غير متمايزة في المختبر ، ووضع السكان المتضخم في نفس الشخص دون خوف من أن الجهاز المناعي سيرفض زرع كأجنبي. أو قد يبدأون بالخلايا الجذعية الجنينية البشرية المجمدة ، ويقنعون تلك الخلايا لتصبح سلائف أو أسلاف لخلايا العمود الفقري وتزرع عددًا كبيرًا من السلائف. يتم النظر في الدراسات التي تقترح فحص التأثيرات على المرضى الذين يعانون من إصابات في النخاع الشوكي نتيجة زرع الخلايا الجذعية العصبية (المعزولة من أدمغة المرضى عن طريق الخزعة).

قد يكون مجرد زرع الخلايا السلفية في الحبل كافيًا لحثها على التكاثر والتمايز إلى السلالات المطلوبة وبالتالي لاستبدال الأعداد المفيدة من الخلايا العصبية والخلايا الدبقية المفقودة وإنشاء الروابط المشبكية المناسبة بين الخلايا العصبية. يمكن للخلايا الجذعية المزروعة في الجهاز العصبي الطبيعي والمصاب للحيوانات أن تشكل الخلايا العصبية والدبقية المناسبة لمنطقة الزرع. بالاقتران مع نتائج أنسجة الجنين ، تشير هذه النتيجة إلى أن العديد من الإشارات المهمة للتمايز والاستهداف موجودة مسبقًا في الجهاز العصبي المصاب. ولكن إذا كانت هناك حاجة إلى مساعدة إضافية ، فقد يتمكن العلماء من تقديمها من خلال الهندسة الوراثية. كقاعدة عامة ، لكي يتم تعديلها وراثيًا بسهولة ، يجب أن تكون الخلايا قادرة على الانقسام. الخلايا الجذعية ، على عكس الخلايا العصبية الناضجة ، تناسب هذه الفاتورة.

من المسلم به أن السيناريوهات التي تنطوي على عمليات زرع الخلايا الجذعية هي سيناريوهات مستقبلية ، ولكن يومًا ما قد تصبح غير ضرورية ، ويتم استبدالها بالعلاج الجيني وحده. يمكن لإيصال الجينات إلى الخلايا الباقية في النخاع الشوكي أن يمكّن تلك الخلايا من تصنيع وإطلاق إمداد ثابت من البروتينات القادرة على تحفيز تكاثر الخلايا الجذعية ، وتعزيز تمايز الخلايا والبقاء على قيد الحياة ، وتعزيز تجديد المحور العصبي والتوجيه وإعادة الميالين. في الوقت الحالي ، على الرغم من ذلك ، لا تزال التكنولوجيا الخاصة بإيصال الجينات إلى الجهاز العصبي المركزي ولضمان بقاء الجينات على قيد الحياة وتعمل بشكل صحيح قيد التطوير.

إلى أن تصبح عمليات زرع الخلايا والعلاجات الجينية ، وحتى بعد ذلك ، أمرًا شائعًا للتعامل مع إصابة الحبل الشوكي ، فقد يحصل المرضى على المساعدة من خلال طرق مختلفة للأدوية التي تعيد توصيل الإشارات في المحاور التي تهدأ عن طريق إزالة الميالين. تقوم الاختبارات السريرية الجارية بتقييم قدرة عقار يسمى 4-أمينوبيريدين لتعويض إزالة الميالين. يحجب هذا العامل مؤقتًا قنوات أيونات البوتاسيوم في الأغشية المحورية ، وبذلك يسمح للمحاور بنقل الإشارات الكهربائية عبر مناطق إزالة الميالين. أظهر بعض المرضى الذين يتلقون الدواء تحسنًا طفيفًا في الوظيفة الحسية أو الحركية.

للوهلة الأولى ، قد يبدو هذا العلاج وسيلة جيدة لعلاج التصلب المتعدد ، الذي يدمر المايلين حول محاور عصبية في الجهاز العصبي المركزي. ومع ذلك ، فإن المرضى الذين يعانون من هذا المرض معرضون للنوبات ، ويمكن أن يؤدي 4-أمينوبيريدين إلى تفاقم هذا الاتجاه.

يمكن أيضًا اعتبار العوامل التغذوية العصبية ، مثل NT-3 ، التي يمكن أن تحفز إعادة الميالين في المحاور العصبية في الحيوانات للعلاج. تدخل NT-3 بالفعل في تجارب مكثفة (المرحلة الثالثة) على البشر المصابين بإصابة في النخاع الشوكي ، على الرغم من عدم استعادة المايلين. سيتم إعطاؤه عن طريق الحقن بكميات قادرة على التأثير على الأعصاب في الأمعاء وتعزيز وظيفة الأمعاء ، لكن الجرعات ستكون منخفضة جدًا بحيث لا ينتج عنها تركيزات عالية في الجهاز العصبي المركزي. إذا ثبت أن الدواء آمن في هذه التجربة ، فإن هذا النجاح يمكن أن يمهد الطريق للاختبارات البشرية لجرعات كبيرة بما يكفي لتعزيز الميالين أو التجدد.

السنوات المقبلة

من الواضح أن التسعينيات قد شهدت تطورات مثيرة للإعجاب في فهم إصابة الحبل الشوكي وضوابط نمو الخلايا العصبية. مثل المحاور التي تتقدم ببطء نحو أهدافها ، يشق عدد متزايد من المحققين طريقهم عبر مغلف الاكتشاف ويضعون خطة لعبة منطقية لمعالجة مثل هذا الضرر. سيتضمن هذا النهج تقديم علاجات متعددة في تسلسل منظم. ستكافح بعض العلاجات الإصابة الثانوية ، وسيشجع بعضها على إعادة نمو المحور العصبي أو إعادة الميالين ، وسيحل البعض الآخر محل الخلايا المفقودة.

متى تصبح الأفكار الجديدة علاجات حقيقية؟ نتمنى أن يكون لدينا إجابة. الأدوية التي تعمل بشكل جيد في الحيوانات لا تثبت دائمًا أنها مفيدة للبشر ، وتلك التي تبشر بالخير في التجارب البشرية الصغيرة لا تنجح دائمًا عند فحصها على نطاق أوسع. ومع ذلك ، فمن المشجع أن تجربتين على الأقل تجريان الآن على البشر وأن هناك تجارب أخرى يمكن أن تبدأ في السنوات العديدة القادمة.

سيكون الحد من الإصابة أسهل من عكسها ، وبالتالي من المتوقع أن تدخل العلاجات لتخفيف الضرر الثانوي الذي يتبع الصدمة الحادة في الاختبارات البشرية بسرعة أكبر. من بين استراتيجيات الإصلاح ، سيكون تعزيز إعادة الميالين هو أبسط ما يمكن تحقيقه ، لأن كل ما يتطلبه الأمر هو إعادة طلاء المحاور السليمة. استراتيجيات إعادة الميالين لديها القدرة على إنتاج استعادة ذات مغزى للوظيفة ، مثل إعادة السيطرة على المثانة أو قدرات الأمعاء التي يعتبرها الأشخاص غير المصابين كأمر مسلم به ولكن هذا قد يعني العالم لمن يعانون من إصابات في النخاع الشوكي.

بالطبع ، يمكن لجراحة نقل الأوتار والأجهزة الكهربائية المتقدمة بالفعل استعادة الوظائف المهمة لدى بعض المرضى. ومع ذلك ، بالنسبة لكثير من الناس ، فإن عودة الاستقلال في الأنشطة اليومية ستعتمد على إعادة بناء الأنسجة التالفة من خلال إعادة نمو المحاور المصابة وإعادة توصيل المسارات المعطلة.

حتى الآن ، حققت تدخلات قليلة في الحيوانات التي تعاني من إصابات مثبتة في النخاع الشوكي حجم إعادة النمو وتكوين المشابك التي ستكون ضرورية لتوفير قبضة اليد أو القدرة على الوقوف والمشي لدى البالغين من البشر الذين يعانون من أضرار طويلة المدى. بسبب التعقيدات الكبيرة والصعوبات التي تنطوي عليها تلك الجوانب من إصلاح الحبل السري ، لا يمكننا تخمين متى قد تبدأ العلاجات الترميمية في التوفر. لكننا نتوقع استمرار التقدم نحو هذه الغاية.

تقليديا ، أكدت الرعاية الطبية للمرضى الذين يعانون من إصابات في النخاع الشوكي على الاستراتيجيات التعويضية التي تزيد من استخدام أي وظيفة من وظائف الحبل الشوكي المتبقية. يتوسع هذا التركيز الآن ، حيث أصبحت العلاجات المصممة لإصلاح الحبل التالف واستعادة الوظائف المفقودة - الخيال العلمي قبل عقد من الزمن فقط - معقولة بشكل متزايد.

شعبية حسب الموضوع