Reparation af afskårne rygmarv

Med sin hær af celler og utallige antistoffer er vores immunsystem godt designet til at afvise angreb fra skadelige bakterier, vira og andre mikrober. Men det kan også indeholde en nøgle til et mangeårigt mysterium - hvordan man behandler rygmarvsskader, som hvert år efterlader tusindvis af mennesker lammet. Et velkendt eksempel er det uheldige udfald af skuespilleren Christopher Reeves fald fra en hest.

Håbet om nye behandlinger stammer fra nyere forskning om makrofager-immunceller, der er blandt de første, der ankommer til stedet, når kroppen lider af et sår eller en infektion. Tiltrukket af kemikalier, der frigives på det beskadigede område, skynder makrofager til steder med inflammation og fungerer som cellulære støvsugere, indtager invaderende mikroorganismer, døde eller døende celler og alt andet affald.

Denne historie var en del af vores maj 1997-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Dette oprydningsarbejde er vigtigt, fordi det giver kroppen mulighed for at reparere et sår effektivt. Hvis du tænker på et sårsted som et hul i gaden, er makrofagernes opgave at fjerne eventuelle stykker af smuldret fortov, før hullet bliver fyldt ud.

Alligevel tyder voksende beviser på, at det menneskelige centralnervesystem - hjernen og rygmarven - nægter sig selv den helbredende berøring af disse immunceller. Mens makrofager normalt ikke findes i centralnervesystemet, skulle de tilsyneladende være i stand til at migrere dertil, når de tilskyndes af inflammatoriske kemikalier. For flere år siden begyndte forskere dog at vise, at få makrofager reagerer på hjerne- eller rygmarvsskader.

Efter at have fulgt op på det spor har et forskerhold ledet af Michal Schwartz fra Israels Weizmann Institute of Science for nylig fundet ud af, at pattedyrets centralnervesystem udskiller et molekyle, der hæmmer rekrutteringen og aktiviteten af ​​makrofager. Ifølge Schwartz begrænser molekylet, som forskerne endnu ikke har navngivet, også mikroglia-celler i hjernen, der ser ud til at nøje overvåge neuronernes helbred og transformerer sig selv til makrofager som reaktion på visse stimuli.

Hvorfor skulle vores centralnervesystem have midlerne til at hæmme det normalt hjælpsomme immunsystem? Schwartz spekulerer i, at det er afgørende at udøve kontrol over makrofager, hvis pattedyrshjernen skal forhindre utilsigtet ødelæggelse af dens indviklede neurale kredsløb. Hun bemærker, at makrofager er vilkårlige spisere, nogle gange fortærer sunde celler på et sårsted lige så let som bakterier og døde celler. I de fleste væv er det en rimelig afvejning for at garantere, at et sår er ordentligt renset. I hjernen og rygmarven kan ethvert tab af celler dog være katastrofalt. Så Schwartz mener, at centralnervesystemet eliminerede risikoen for, at makrofager fejlagtigt kan skade det ved at udvikle midler, der undertrykker cellerne. Det er en fordel for den sunde hjerne, siger hun, men det er en ulempe, når der er en skade.

Schwartz hævder, at undertrykkelsen af ​​disse immunceller ligger til grund for den veldokumenterede manglende evne hos den menneskelige rygmarv til at reparere sig selv. Ved en rygmarvsskade forbliver en person lammet, fordi ledningens axoner, de lange kabler, der forbinder en nervecelle med en anden, ikke regenererer, når de knuses eller afskæres. Beskadigede nerveceller sender nye udvidelser ud, men væksten af ​​disse spæde axoner går hurtigt i stå.

Hvorfor rygmarvsaksoner hos mennesker undlader at regenerere fuldt ud, mens axoner i arme og ben og andre steder i vores perifere nervesystem gør det relativt let, har længe været et frustrerende mysterium. I årtier troede forskerne simpelthen, at pattedyrsrygmarven ikke havde evnen til at reparere axoner. Der er for nylig opstået en konsensus om, at axoner i centralnervesystemet faktisk kan regenerere, men at stoffer i deres miljø aktivt modvirker deres fuldstændige genvækst. For eksempel, foruden Schwartz' makrofag-hæmmende molekyle, indeholder centralnervesystemet en type myelin - den fede isolering, der omgiver axoner - der inkluderer mindst ét ​​protein, der direkte stopper et regenererende axon i dets spor. Mærkeligt nok indeholder myelin fra det perifere nervesystem ikke dette protein.

Schwartz fastholder, at makrofager er nødvendige for effektivt at rense løst myelin, som rummer det axon-hæmmende protein, og andre materialer, der gennemsyrer stedet for en rygmarvsskade. I nylige eksperimenter på rotter testede Schwartz' gruppe makrofagernes terapeutiske kræfter på afskårne optiske nerver, de tykke bundter af axoner, der transmitterer information mellem øjets nethinde og hjernen. Efterforskere arbejder med optiske nerver, fordi de matcher rygmarven i deres manglende evne til at regenerere axoner efter en skade og kan overvåges lettere. Sidste efterår rapporterede Schwartz' gruppe, at makrofager placeret på stedet for en rottes afskårne optiske nerve ansporede til genvækst af nye axoner på tværs af læsionen.

Udfordringen var at få makrofagerne, som normalt eksisterer i en hvilende tilstand, til at gå ind i deres sårhelende støvsugertilstand. Forskerne fandt ud af, at da immuncellerne først blev dyrket i laboratoriet med væv fra rotternes centralnervesystem, mislykkedes makrofagtransplantationerne, formentlig fordi det immunundertrykkende molekyle, der blev opdaget af Schwartz' gruppe, forhindrede aktiveringen af ​​cellerne. Men når makrofager blev dyrket med perifere nervesegmenter, stimulerede transplantationer af cellerne axoner til at regenerere.

Forskere, der har udført lignende eksperimenter på knust rygmarv hos rotter, har også opnået opmuntrende resultater. Vi tog aktiverede makrofager, satte dem i den skadede rygmarv og fandt forbedret regenerering, siger Wolfgang Streit, en neuroforsker ved University of Florida Brain Institute. Streit foreslår, at makrofagerne, ud over deres oprydningsfunktioner, kan forberede stier til dyrkning af axoner ved at nedlægge komponenter af den ekstracellulære matrix, et net af proteiner og andre molekyler, der udfylder rummet mellem celler.

Selvom de tidlige resultater har været fristende, er brug af makrofagtransplantationer til behandling af rygmarvsskader en strategi, der stadig er i sin vorden. Det næste kritiske trin er at bevise, at rygmarvsaksonerne, der regenereres efter makrofagterapi, faktisk kan genoprette funktionen til lammede lemmer. Både Streit og Schwartz udfører allerede dyreforsøg for at udforske det spørgsmål.

Selvom sådanne beviser endnu ikke er i hånden, er forskere optimistiske om, at makrofagtransplantationsterapi vil blive en del af det arsenal, læger bruger til at behandle beskadigede rygsøjler. Spørgsmålet er ikke længere, om rygmarvsaksoner kan regenerere, siger Wise Young, en rygmarvsskadeforsker ved New York University, men hvordan vi kan få dem til at vokse meget mere effektivt igen.

skjule