Poranění páteřní míchy: poskytnou kmenové buňky odpověď? Understand article

Přeložila Jana Hájková. Poranění páteřní míchy obvykle způsobuje trvalou paralýzu, přičemž tento stav nejsme schopni zvrátit. Mohly by přinést kmenové buňky naději?

Amerického herce a aktivistu Christophera Reeva si pamatujeme díky jeho hlavní roli vSupermanovi, kasovním trháku z roku 1978. Bohužel si ho také pamatujeme jako muže, jehož život, velmi činorodý jak na plátně, tak mimo něj, zcela zničilo zranění, které ho znehybnilo od krku dolů. V tomto stavu zůstal až do své smrti v roce 2004.

V květnu roku 1995 spadl Reeve při jezdecké soutěži z koně na hlavu. Při pádu se mu v páteři zlomily dva krční obratle a způsobily rozsáhlá poškození páteřní míchy^w1.

Co se při jeho nehodě přihodilo (na úrovni krve, kostí, buněk a molekul), co způsobilo jeho doživotní ochrnutí? A jak by mohlo studium nových léčebných postupů založených na kmenových buňkách dát naději lidem s poraněním páteřní míchy? Mohlo by jim pomoci opět získat vládu nad jejich tělem a jejich životem?

Co je poranění páteřní míchy?

Páteřní mícha je informační dálnice spojující mozek se zbytkem těla (obrázek 1). Její poškození jsou obvykle způsobena náhlým zraněním, k němuž typicky dochází při sportu nebo při dopravních nehodách. Tato zranění obvykle vedou k posunu a / nebo zlomení obratlů, které naruší míšní tkáň a poničí či zpřetrhá axony. Vnímání a pohyblivost se ztrácí od místa tohoto poranění směrem dolů (obrázek 2).

Mnoho buněk, které jsou přímo v místě poranění nebo v jeho blízkosti, odumře v důsledku sekundárních změn, například změn v zásobení krví, nebo kvůli imunitní odpovědi či nárůstu volných radikálů a excitačních neurotransmitérů (viz okénko o sekundárních dopadech poranění páteřní míchy).

Stávající léčba: omezení škod

Tělo nemůže samo o sobě nahradit buňky, které byly zničeny při poranění míchy, takže je fungování míchy trvale narušené. Současné krátkodobé léčebné postupy spočívají především v omezení poškození. Jde o chirurgické zákroky, snižující tlak na páteřní míchu a stabilizující páteř, a dále o znehybnění (pomocí výztuh), které má zabránit dalšímu poničení. V rámci dlouhodobé léčby podstupují pacienti fyzioterapii a procedury, které jim uleví od doprovodných potíží (například od bolesti). Jsou jim také poskytovány poradenské služby, díky kterým se snáze vyrovnají se svým postižením (obrázek 3).

V současnosti není vyléčení poraněné páteřní míchy možné a tato zranění způsobují ohromné fyzické a emoční utrpení. Několik vědeckých týmů ale zkoumá možnosti využití kmenových buněk pro případnou léčbu.

Terapie využívající kmenové buňky

Kmenové buňky jsou takové buňky, které se mohou diferencovat do podoby specializovaných buněk a zároveň samy sebe obnovovat a tvořit tak další kmenové buňky. V zásadě existují dva typy: pluripotentní kmenové buňky, které se mohou diferencovat do jakékoliv tělní buňky, a dospělé kmenové buňky, které se mohou diferencovat pouze do jistého typu buněk. Pluripotentní kmenové buňky se mohou extrahovat ze zárodků (pak jde o embryonální kmenové buňky) nebo mohou být tvořené v laboratoři ze specializovaných buněk, například z pokožky^w2 (jde o tzv. indukované pluripotentní kmenové buňky). Dospělé kmenové buňky se nacházejí v různých tkáních, například v kostní dřeni.

Existují dvě možnosti, jak využít kmenové buňky při poraněních páteřní míchy:

1. Transplantace kmenových buněk do místa zranění.
2. Využití místních nervových kmenových buněk poraněné páteřní míchy.

V obou případech se kmenové buňky využívají buď jako náhrady ztracených či poškozených buněk páteřní míchy, nebo jako nepřímá podpora při uzdravování. Přičemž tento nepřímý účinek může vzejít jak z kmenových buněk samotných, tak z buněk, ve které se diferencují.

1) Transplantování kmenových buněk

Výzkum poranění páteřní míchy prováděný na zvířatech (především na hlodavcích) ukázal, že transplantace může napomoci hojení, i když je často obtížné zjistit, který mechanismus je za to zodpovědný. V těchto studiích se využívají tři typy kmenových buněk: buňky pluripotentní, non-neurální dospělé kmenové buňky a neurální kmenové buňky (jak z dospělců, tak z embryí).

Pluripotentní kmenové buňky

Transplantace kmenových buněk u zvířat měla vážné vedlejší účinky, mj. vedla ke tvorbě nádorů. Z tohoto důvodu se tyto buňky ještě před použitím pro léčbu páteřní míchy přimějí, aby se diferencovaly do nervových progenitorových buněk (buněk schopných rozrůznit se do určitých typů neuronů). Jistá studie ukázala, že sedm dní po transplantaci progenitorových buněk oligodendrocytů do poraněné páteřní míchy potkana došlo k remyelinizaci axonů a potkani byli schopni hýbat končetinami (Keirstead et al., 2005).

Non-neurální dospělé kmenové buňky

Non-neurální kmenové buňky se extrahují z různých tkání, jako je kostní dřeň, tuková tkáň nebo placenta. Tyto kmenové buňky pomáhají opravovat páteřní míchu nepřímo. Mnoho studií dokládá, že po transplantaci těchto buněk jsou zvířata schopna lépe se hýbat a mají lepší hmatové vjemy (Parr et al., 2007).

Neurální kmenové buňky

Neurální kmenové buňky se získávají z jistých částí nervového systému embryí nebo dospělců. Studie ukazují, že se transplantované buňky diferencují v astrocyty, které pomáhají novým nervovým buňkám růst (Enzmann et al., 2006; Pfeifer et al., 2006). V loňském roce uveřejněný výzkum svědčí o tom, že neurální kmenové buňky mohou reprogramovat zánětlivou reakci v místě poranění a snížit zastoupení škodlivých imunitních buněk (například makrofágů) a podpořit hojení poraněné páteřní míchy (Cusimano et al., 2012). V mnoha výzkumech, které sledovaly hojení po transplantaci neurálních kmenových buněk, začala zvířata lépe hýbat končetinami.

2) Využití místních kmenových buněk

Transplantování kmenových buněk je riskantní. Vyžaduje totiž choulostivé chirurgické postupy a (v případě embryonální kmenových buněk a neurálních kmenových buněk) mohou být nově vložené buňky imunitním systémem odvrhnuty. Těchto nebezpečí se dá vyvarovat využitím alternativního postupu, při kterém se prostřednictvím léčiv předávají neurálním kmenovým buňkám pokyny podporující hojení tkáně (Barnabé-Heider & Frisén, 2008).

Třebaže jsou tato úskalí překonatelná, je výzkum této potenciální léčby, terapie náborem kmenových buněk, v plenkách a teprve uvidíme, zda skutečně pomůže v hojení poraněné páteřní míchy u zvířat.

Malé změny mohou mít za následek velký rozdíl

Porozumění zapojeným mechanismům, testování účinnosti na zvířatech, provádění klinických zkoušek na lidech – vývoj léčebných postupů je pomalý a složitý proces. Prozatím představuje transplantační terapie s využitím kmenových buněk velký příslib pro léčbu poraněné páteřní míchy. V roce 2010 kalifornská společnost Geron spustila klinické testování^w3 vycházejí z tohoto přístupu. Testování ale bylo záhy z finančních důvodů zastaveno. V současné době provádí Balgristova univerzitní nemocnice ve švýcarském Curychu testy^w4, při nichž využívá buňky odvozené od tkáně lidského mozku. Vědci doufají, že tyto buňky po transplantování do porušené páteřní míchy obnoví některé z důležitých okruhů nervové sítě, která po těle roznáší informace.

S ohledem na mnohotvárnost poranění páteřní míchy je nepravděpodobné, že by jeden typ ošetření zajistil úplné vyléčení, nicméně i malý pokrok výrazně zlepší život pacientů. Představte si, že byste byli jako Christopher Reeve ochrnutí od krku dolů. Moci pohnout pažemi a sevřít dlaň může být otázkou vaší závislosti, resp. nezávislosti na okolí.

Poďakovanie

Článek vychází z přehledu vytvořeného pro Eurostemcell website^w5 a z článku Barnabé-Heider & Frisén (2008).

Autor děkuje Kate Doherty ze společnosti Eurostemcell za její pomoc při přípravě a sepisování tohoto článku. Poděkování za odborné rady patří také Dr. Stefano Pluchinovi z Katedry klinických neurověd britské Univerzity Cambridge.

Download

Download this article as a PDF