Reparation av avskurna ryggmärg

Med sin armé av celler och otaliga antikroppar är vårt immunsystem väl utformat för att avvärja attacker från skadliga bakterier, virus och andra mikrober. Men det kan också innehålla en nyckel till ett långvarigt mysterium - hur man behandlar ryggmärgsskador som varje år gör tusentals människor förlamade. Ett välkänt exempel är det olyckliga resultatet av skådespelaren Christopher Reeves fall från en häst.

Hoppet om nya behandlingar härrör från nyare forskning om makrofager-immunceller som är bland de första som kommer till platsen när kroppen drabbas av ett sår eller infektion. Dras av kemikalier som släpps ut vid det skadade området, makrofager rusar till platser med inflammation och fungerar som celldammsugare och får i sig invaderande mikroorganismer, döda eller döende celler och annat skräp.

Den här historien var en del av vårt majnummer 1997

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Detta saneringsarbete är viktigt eftersom det gör att kroppen kan reparera ett sår effektivt. Om du tänker på ett sårställe som ett potthål på gatan, är makrofagernas uppgift att ta bort eventuella bitar av smulad trottoar innan hålet fylls i.

Ändå tyder växande bevis på att det mänskliga centrala nervsystemet - hjärnan och ryggmärgen - förnekar sig själva den helande beröringen av dessa immunceller. Även om makrofager normalt inte finns i det centrala nervsystemet, bör de till synes kunna migrera dit när de lockas av inflammatoriska kemikalier. För flera år sedan började forskare dock visa att få makrofager reagerar på hjärn- eller ryggmärgsskador.

Efter uppföljningen av detta har ett forskarlag under ledning av Michal Schwartz från Israels Weizmann Institute of Science nyligen funnit att däggdjurens centrala nervsystem utsöndrar en molekyl som hämmar rekryteringen och aktiviteten av makrofager. Enligt Schwartz begränsar molekylen, som forskarna ännu inte har namngett, även mikrogliaceller i hjärnan som verkar noggrant övervaka neuronernas hälsa och omvandla sig själva till makrofager som svar på vissa stimuli.

Varför skulle vårt centrala nervsystem ha medel för att hämma det normalt hjälpsamma immunförsvaret? Schwartz spekulerar i att det är viktigt att utöva kontroll över makrofager om däggdjurshjärnan ska förhindra oavsiktlig förstörelse av dess invecklade neurala kretsar. Hon noterar att makrofager är urskillningslösa ätare, ibland slukar friska celler på ett sårställe lika lätt som bakterier och döda celler. I de flesta vävnader är det en rimlig avvägning för att garantera att ett sår är ordentligt rengjort. I hjärnan och ryggmärgen kan dock förlust av celler vara katastrofal. Så Schwartz tror att det centrala nervsystemet eliminerade risken att makrofager av misstag kan skada det genom att utveckla medel som dämpar cellerna. Det är en fördel för den friska hjärnan, säger hon, men det är en nackdel när det finns en skada.

Schwartz hävdar att undertryckandet av dessa immunceller ligger till grund för den väldokumenterade oförmågan hos den mänskliga ryggmärgen att reparera sig själv. Vid en ryggmärgsskada förblir en person förlamad eftersom sladdens axoner, de långa kablarna som förbinder en nervcell med en annan, inte regenereras när de krossas eller skärs av. Skadade nervceller skickar ut nya förlängningar, men tillväxten av dessa spirande axoner avstannar snabbt.

Varför ryggmärgsaxoner hos människor misslyckas med att återskapa helt, medan axoner i armar och ben och på andra ställen i vårt perifera nervsystem gör det relativt lätt, har länge varit ett frustrerande mysterium. I decennier trodde forskare helt enkelt att däggdjursryggmärgen inte hade förmågan att reparera axoner. En konsensus har nyligen uppstått om att axoner i det centrala nervsystemet verkligen kan regenereras men att ämnen i deras miljö aktivt motverkar deras fullständiga återväxt. Till exempel, förutom Schwartz makrofaghämmande molekyl, innehåller centrala nervsystemet en typ av myelin - den feta isoleringen som omger axoner - som inkluderar minst ett protein som direkt stoppar ett regenererande axon i dess spår. Märkligt nog innehåller myelin från det perifera nervsystemet inte detta protein.

Schwartz hävdar att makrofager behövs för att effektivt rensa upp löst myelin, som hyser det axonhämmande proteinet, och andra material som genomsyrar platsen för en ryggmärgsskada. I nyligen genomförda experiment på råttor testade Schwartz grupp makrofagernas terapeutiska krafter på avskurna synnerver, de tjocka knippen av axoner som överför information mellan ögats näthinna och hjärnan. Utredare arbetar med synnerver eftersom de matchar ryggmärgen i deras oförmåga att regenerera axoner efter en skada och kan övervakas lättare. Förra hösten rapporterade Schwartz grupp att makrofager placerade på platsen för en råttas avskurna synnerv stimulerade återväxten av nya axoner över lesionen.

Utmaningen var att trigga makrofagerna, som normalt finns i ett vilande tillstånd, att gå in i deras sårläkande dammsugare. Forskarna fann att när immuncellerna först odlades i laboratoriet med vävnad från råttornas centrala nervsystem, misslyckades makrofagtransplantationerna, förmodligen för att den immunhämmande molekyl som upptäcktes av Schwartz grupp förhindrade aktiveringen av cellerna. Men när makrofager odlades med perifera nervsegment, stimulerade transplantationer av cellerna axoner att regenerera.

Forskare som har utfört liknande experiment på den krossade ryggmärgen hos råttor har också fått uppmuntrande resultat. Vi tog aktiverade makrofager, satte dem i den skadade ryggmärgen och fann förbättrad regenerering, säger Wolfgang Streit, neuroforskare vid University of Florida Brain Institute. Streit föreslår att makrofagerna, förutom sina rensningsfunktioner, kan förbereda vägar för växande axoner genom att lägga ner komponenter i den extracellulära matrisen, ett nät av proteiner och andra molekyler som fyller ut utrymmet mellan cellerna.

Även om de tidiga fynden har varit lockande, är användningen av makrofagtransplantationer för att behandla ryggmärgsskador en strategi som fortfarande är i sin linda. Nästa kritiska steg är att bevisa att axonerna i ryggmärgen som regenereras efter makrofagterapi faktiskt kan återställa funktionen till förlamade lemmar. Både Streit och Schwartz genomför redan djurstudier för att utforska den frågan.

Även om sådana bevis ännu inte finns, är forskarna optimistiska om att makrofagtransplantationsterapi kommer att bli en del av den arsenal som läkare använder för att behandla skadade ryggrader. Frågan är inte längre om ryggmärgsaxoner kan regenereras, säger Wise Young, en ryggmärgsskadeutredare vid New York University, utan hur vi kan få dem att växa tillbaka mycket mer effektivt.

Dölj