ყოველწლიურად ათასობით ადამიანი იღებს ზურგის ტვინის დაზიანებას, რაც ხშირად პარალიზებასა და სუნთქვის აპარატზე დამოკიდებულებას იწვევს. სამწუხაროდ, რესპირატორული გართულებები ასეთი დაზიანების მქონე პაციენტებში სიკვდილის ყველაზე გავრცელებული მიზეზია.
ამ პრობლემის სიმძაფრეს მსახიობ კრისტოფერ რივის ისტორია გვიჩვენებს. სუპერმენის როლის შემსრულებელი საცხენოსნო ინციდენტის შემდეგ მძიმედ დაშავდა, რის გამოც პარალიზებული დარჩა და სუნთქვის აპარატზე გახდა დამოკიდებული. მან და მისმა მეუღლემ, დანა რივმა, დააარსეს ფონდი, რომელიც ზურგის ტვინის დაზიანების კვლევას აფინანსებს და პაციენტებს ეხმარება.
ქეის ვესტერნ რეზერვის უნივერსიტეტის მედიცინის სკოლის მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ნერვული უჯრედების სპეციალური ჯგუფი, ინტერნეირონები, სუნთქვის რეგულირებაში მნიშვნელოვან როლს თამაშობს, განსაკუთრებით ფიზიკური დატვირთვის დროს. ეს კვლევა, რომელიც ჟურნალ „Cell Reports“-ში გამოქვეყნდა, ახალ შესაძლებლობებს იძლევა ზურგის ტვინის დაზიანების შემდგომ სუნთქვის ფუნქციის აღსადგენად.
კვლევის დეტალები:
მიუხედავად იმისა, რომ სუნთქვის რიტმს ტვინის ღერო აკონტროლებს, ნერვული გზები, რომლებიც ამ პროცესს აძლიერებენ, აქამდე უცნობი იყო. ამის შესასწავლად, მკვლევრებმა გენეტიკურად მოდიფიცირებული თაგვების ზურგის ტვინის ნეირონები გამოიკვლიეს, რათა დაედგინათ მათი კავშირი და აქტივობა სუნთქვის დროს.
მათ განსაკუთრებული ყურადღება დაუთმეს ნერვული უჯრედების სპეციფიკურ ტიპს – Pitx2+ V0C ინტერნეირონებს. აღმოჩნდა, რომ ეს ნეირონები პირდაპირ უკავშირდებიან დიაფრაგმის მოტორულ ნეირონებს, რითაც მთავარ სასუნთქ კუნთს აკონტროლებენ.
კვლევამ აჩვენა, რომ ეს ინტერნეირონები აძლიერებენ სასუნთქი სისტემის მუშაობას, რაც სხეულს ეხმარება სუნთქვის ადაპტირებაში სისხლში ნახშირორჟანგის (CO2) მომატებისას. როდესაც მკვლევრებმა ამ ნეირონების სიგნალები დაბლოკეს, თაგვებმა ვეღარ შეძლეს სუნთქვის გაძლიერება მაღალი ნახშირორჟანგის საპასუხოდ. ეს იმაზე მიუთითებს, რომ ეს ინტერნეირონები სუნთქვის გამაძლიერებელ სისტემას წარმოადგენენ, რომელიც სუნთქვის ინტენსივობას ფიზიკური დატვირთვის დროს არეგულირებს.
ეს აღმოჩენა აფართოებს ჩვენს ცოდნას სუნთქვის კონტროლის შესახებ. ის გვიჩვენებს, რომ ნერვული სისტემა სუნთქვის ინტენსივობას ზურგის ტვინის ქსელების მეშვეობით არეგულირებს და არ ეყრდნობა მხოლოდ ტვინის ღეროს კონტროლს.
ამჟამად მკვლევრები ცდილობენ გაარკვიონ, როგორ ურთიერთქმედებენ ეს ნეირონები ტვინის ღეროს სხვა ნაწილებთან, რათა მათი აქტივობის უსაფრთხოდ მართვა შეძლონ.
Medscriptum-მა ინტერვიუ ჩაწერა დოქტორ პოლიქსენი ფილიპიდუსთან, ასოცირებულ პროფესორთან. ის საუბრობს ქოლინერგული ნეირონების კავშირზე სხვა რიტმულ ფუნქციებსა და ემოციურ მდგომარეობებთან, და აღნიშნავს, რომ ეს აღმოჩენა ახალ შესაძლებლობებს იძლევა მომავალი თერაპიების შესაქმნელად.
გქონიათ თუ არა ისეთი მოულოდნელი აღმოჩენები ზურგის ტვინის ნეირონებთან ან ცხოველების მოდელებთან დაკავშირებით, რომლებიც ეწინააღმდეგებოდა ადრეულ ჰიპოთეზებს ან არსებულ სამეცნიერო ლიტერატურას?
თავდაპირველად, ცოფის ვირუსის დახმარებით დიაფრაგმის კუნთის ნერვულ ქსელს მივაკვლიეთ. ჩვენი მიზანი იყო, შეგვესწავლა ნეირონები, რომლებსაც დიაფრაგმის მოტორულ ნეირონებთან პირდაპირი კავშირი აქვთ. ვვარაუდობდით, რომ ძირითადად თავის ტვინის ღეროში განთავსებულ ნეირონებს აღმოვაჩენდით, რადგან ისინი სუნთქვის რიტმსა და მოძრაობას აკონტროლებენ. ჩვენთვის მოულოდნელი იყო, რომ ზურგის ტვინის ქოლინერგული ინტერნეირონები დიაფრაგმის მოტორულ ნეირონებს მნიშვნელოვან ინფორმაციას აწვდიან (~10%). ეს იყო პირველი მინიშნება, რომ ამ პოპულაციას სუნთქვის მოდულაციაში გადამწყვეტი როლი შეიძლება ჰქონოდა.
თქვენი კვლევა ინტერნეირონებსა და სუნთქვაზეა ფოკუსირებული, მაგრამ ხედავთ თუ არა მსგავსებას სხვა რიტმულ პროცესებთან, მაგალითად, გულისცემასა ან საკვების მონელებასთან, რომლებიც შესაძლოა ზურგის ტვინის მსგავსი მექანიზმებით კონტროლდებოდეს?
ჩვენი აღმოჩენა მიგვანიშნებს, რომ ეს ინტერნეირონები სუნთქვისთვის სპეციალურ გამაძლიერებელ სისტემას წარმოადგენენ. ისინი ხელს უწყობენ ჩასუნთქული ჰაერის მოცულობის გაზრდას, რითმის ან სიხშირის შეცვლის გარეშე. მსგავსი ფუნქცია ამ ნეირონებს გადაადგილების დროსაც აქვთ: ისინი ზრდიან მოტორული ნეირონების აქტივობას რთული ამოცანების შესრულებისას, მაგალითად, ცურვის დროს. ამიტომ, საინტერესოა ჰიპოთეზა, რომ ამ ნეირონებს შეუძლიათ ერთდროულად გააძლიერონ როგორც სუნთქვა, ისე მოძრაობა და, შესაძლოა, გულისცემაც, ვარჯიშის მსგავსი დატვირთვის დროს.
ცნობილია, რომ სუნთქვასა და გუნება-განწყობილებას შორის მჭიდრო კავშირი არსებობს. განიხილავთ შესაძლებლობას, რომ ეს ნეირონები მონაწილეობენ შფოთვასა ან რელაქსაციაში?
ნელ-ნელა ჩნდება ნერვული კავშირები, რომლებიც სუნთქვას ემოციურ მდგომარეობებთან აკავშირებენ. ჰიპერკაპნიამ (ნახშირორჟანგის მაღალმა დონემ) შეიძლება შფოთვა და პანიკური შეტევები გამოიწვიოს. ვინაიდან ეს ინტერნეირონები ნახშირორჟანგის მაღალ დონეზე სავენტილაციო რეაქციებში არიან ჩართული, სავარაუდოა, რომ მათი დისფუნქცია უფრო ინტენსიური შფოთვის მიზეზი იყოს.
პუბლიკაციის მომზადებისას, როგორ შეარჩიეთ ყველაზე მნიშვნელოვანი შედეგები და თუ იყო ისეთი აღმოჩენები, რომლებსაც გსურდათ უფრო მეტი ყურადღება დათმობოდა?
ჩვენ თავდაპირველად ფოკუსირებული ვიყავით ზურგის ტვინის ქოლინერგული ინტერნეირონების როლზე ჰიპერკაპნიის სავენტილაციო რეაქციებში, რადგან ეს კარგად აღწერილი რეაქციაა, რომელიც დიაფრაგმის მოტორული ნეირონების გამომუშავების ზრდას მოითხოვს. თუმცა, შესაძლოა, ეს მხოლოდ ერთი პროცესია, რომელშიც ეს ნეირონები მონაწილეობენ. გარდა ამისა, ჩვენ სხვა ინტერნეირონების პოპულაციებიც აღმოვაჩინეთ, რომლებიც დიაფრაგმის მოტორულ ნეირონებს უკავშირდებიან, მაგრამ მათი ფუნქციები ჯერ არ გამოგვიკვლევია. მომავალში, გვსურს დავადგინოთ სუნთქვითი პროცესების სრული რეპერტუარი, რომლებშიც ეს ინტერნეირონები არიან ჩართული.
როგორ ფიქრობთ, შევძლებთ თუ არა მომავალში, ოპტოგენეტიკის, პორტატული სტიმულატორების ან გენური თერაპიის საშუალებით, ამ ზურგის ტვინის ქსელების მართვასა და მათ გამოყენებას ადამიანებში რეაბილიტაციისთვის?
ეს მომავლის საინტერესო პერსპექტივაა. შესაძლებელია, რომ ამ ინტერნეირონებზე ზემოქმედებით, სუნთქვა გაუმჯობესდეს ისეთ შემთხვევებში, როდესაც მისი ფუნქცია დარღვეულია, მაგალითად, ზურგის ტვინის დაზიანების, ALS-ის ან სიბერით გამოწვეული ცვლილებების დროს. ამის მისაღწევად მთავარი ნაბიჯი იქნება სუნთქვის ნეირონებზე ზემოქმედების ისეთი გზების პოვნა, რომელიც სხვა ნეირონებს არ დააზიანებს. ამიტომ, ფუნდამენტური კვლევები ამ ნეირონებისა და სუნთქვის ქსელების შესასწავლად სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია ახალი თერაპიების შესაქმნელად.
როგორ აუხსნით მედსკრიტუმის მკითხველს, თუ რატომ არის მნიშვნელოვანი ასეთი „ფუნდამენტური აღმოჩენა“, განსაკუთრებით იმ ეპოქაში, სადაც მეტი ყურადღება ტექნოლოგიურ სამედიცინო სიახლეებზეა მიმართული?
იმისათვის, რომ შეცდომების გამოსწორება შევძლოთ, ჯერ უნდა გავიგოთ, როგორ მუშაობს სისტემა. თუ არ გვეცოდინება, როგორ ვითარდება და ფუნქციონირებს ტვინისა და ზურგის ტვინის ნერვული ქსელები, გაგვიჭირდება ისეთი ნეიროგანვითარებითი დაავადებების სამკურნალო მეთოდების პოვნა, როგორიცაა აუტიზმი ან ნეიროდეგენერაციული დაავადებები, მაგალითად, ALS. ზოგჯერ მოულოდნელი აღმოჩენები სწორედ ფუნდამენტური კვლევების დროს ხდება. ამის შესანიშნავი მაგალითია CRISPR, რომელიც თავდაპირველად ბაქტერიულ თავდაცვის სისტემად აღმოაჩინეს, დღეს კი მას ახალი თერაპიების შესაქმნელად იყენებენ.
და ბოლოს, შეგიძლიათ გვითხრათ, რაზე მუშაობს თქვენი გუნდი ამჟამად?
ჩვენ ძალიან გვაინტერესებს, შეიძლება თუ არა ამ ინტერნეირონებზე ზემოქმედებამ ALS-ის მსგავსი მოტორული ნეირონების დაავადებების დროს სუნთქვის ფუნქციის აღდგენას შეუწყოს ხელი. ასევე ვსწავლობთ, როგორ ახერხებენ ეს ნეირონები, რომ განვითარების ეტაპზე მხოლოდ დიაფრაგმის მოტორულ ნეირონებს დაუკავშირდნენ და არა სხვა მოტორულ ნეირონთა პოპულაციას.
იხილეთ კვლევა სრულად შემდეგ ბმულზე: https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/
