In een nieuwe muisstudie heeft een team van onderzoekers van de UCLA, het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie en de Harvard Universiteit een sleutelelement ontdekt bij het herstellen van functionele activiteit na een dwarslaesie. Uit onderzoek van neurowetenschappers blijkt dat het terugbrengen van specifieke neuronen naar hun natuurlijke doelgebieden tot herstel leidt, terwijl willekeurige regeneratie geen effect heeft.
In een studie uit 2018, gepubliceerd in Nature, identificeerde het team een behandeling die ervoor zorgt dat axonen (kleine vezels die zenuwcellen verbinden en communicatie mogelijk maken) opnieuw groeien na ruggenmergletsel bij knaagdieren. Maar zelfs als deze aanpak erin slaagt axonen uit ernstig gewonde ruggenmerg te regenereren, blijft het bereiken van functioneel herstel een aanzienlijke uitdaging.
In de nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Science, probeerden onderzoekers te bepalen of het richten van de regeneratie van axonen in specifieke subsets van neuronen naar hun oorspronkelijke doelgebieden zou kunnen leiden tot betekenisvol functioneel herstel na ruggenmergletsel bij muizen. Ze gebruikten eerst geavanceerde genetische analysemethoden om een populatie zenuwcellen te identificeren die het lopen na een gedeeltelijke dwarslaesie kunnen verbeteren.
De onderzoekers ontdekten vervolgens dat het simpelweg regenereren van axonen uit deze zenuwcellen door het beschadigde gebied van het ruggenmerg zonder specifieke begeleiding geen invloed had op het functionele herstel. Toen de onderzoekers deze strategie echter verfijnden en chemische signalen gebruikten om de regeneratie van deze axonen naar hun natuurlijke doelgebieden in het lumbale ruggenmerg aan te trekken en te begeleiden, werden significante verbeteringen in het loopvermogen waargenomen in een muismodel van volledige dwarslaesie.
"Onze studie biedt belangrijke inzichten in de complexiteit van axonale regeneratie en de vereisten voor functioneel herstel na een dwarslaesie", zegt Michael Sofroniew, MD, senior auteur van de nieuwe studie en hoogleraar neurobiologie aan de David Geffen School of Medicine aan de UCLA. "Deze studie benadrukt de noodzaak om niet alleen axonen te laten regenereren op de plaats van de laesie, maar ook om axonen actief naar hun natuurlijke doelgebieden te leiden om betekenisvol neurologisch herstel te bereiken."
Inzicht in hoe de projecties van specifieke neuronale subpopulaties op hun oorspronkelijke doelwitten kunnen worden hersteld, houdt een grote belofte in voor de ontwikkeling van therapieën gericht op het herstellen van de neurologische functie bij grote dieren en mensen, zeggen de onderzoekers. De onderzoekers erkennen echter ook dat het bevorderen van regeneratie over lange afstanden bij niet-knaagdierdieren complex is en strategieën vereist met complexe ruimtelijke en temporele kenmerken.
Niettemin concludeerden zij dat het toepassen van de in hun werk gepresenteerde principes "het raamwerk zal openen voor zinvol herstel van het ruggenmerg na letsel en mogelijk het herstel na andere vormen van letsel en ziekte van het centrale zenuwstelsel zal versnellen."