skřípnutý nerv plochy jsou velmi obtížné léčit. Pokud vůbec, škody lze zatím opravit pouze složitými operacemi. V Institutu Maxe Plancka pro výzkum polymerů jsme vyvinuli materiály, které stimulují poškozené nervy k růstu. Výsledky počátečních testů na myších ukazují, že nervové cesty se mohou tímto způsobem regenerovat.

Text: Christopher v. Synatschke/Tanja Weil

Zkoušeli jste někdy držet pero bez použití palce? Pak budete vědět, jak je to těžké. To, co se může zdát jako zajímavé cvičení prstů, je pro mnohé hořkou realitou. Pokud nervu plochy jsou poškozené nebo zcela přerušena v důsledku dopravní nehody nebo pracovního úrazu, jednotlivé končetiny, nebo dokonce celé části těla se může stát otupělý, a často mohou již být přesunuta. V minulosti byla jedinou šancí na obnovení jejich funkčnosti operace. Některé operace zahrnují odstranění nervových pramenů z jiné části těla a jejich opětovné vložení do poškozeného místa. Tímto způsobem mohou poškozené nervové zakončení opět růst dohromady a obnovit určitý stupeň pohybu do postižené části.

Růst vyžaduje strukturu

Although nerves may be able to bridge a severed connection, the process is extremely complex and not always úspěšný. Kromě toho rámec proteinů obklopuje zdravé nervy a poškozená nervová vlákna závisí na tom, že tento rámec zůstává neporušený. Zranění však často poškozují nejen samotný nervový trakt, ale i tento rámec. Tato takzvaná extracelulární matrice tvoří lešení pro nervové trakty. Stejně jako rostliny rajčat potřebují mřížovinu, nervové buňky potřebují, aby tato matrice rostla vedle. V Institutu Maxe Plancka pro výzkum polymerů jsme vyvinuli materiál sestávající z endogenních stavebních bloků, které lze použít k nahrazení této matrice. A jak bylo ukázáno, umělá kostra pomáhá poškozeným nervům regenerovat se. Přírodní matrice se skládá z konkrétních proteinů: molekuly s dlouhým řetězcem složené jako kuličky vlny. Velké množství těchto malých kuliček vlny se zarovná a vytvoří dlouhá vlákna. Tato různá vlákna tvoří síť-extracelulární matrici – na kterou mohou nervové buňky zapadnout.

Lego-build vláken

aby pro tyto proteiny tvoří četné složité biochemické procesy probíhají v těle – příliš složitá na to, být znovu ve zkumavce. Náš výzkum má jiný přístup: ačkoli používáme stejné základní materiály, které tvoří extracelulární matrici, sestavujeme je v jednodušší formě. Používáme molekuly s krátkým řetězcem známé jako peptidy, které jsou stejně jako proteiny složeny ze stavebních bloků aminokyselin. Tyto peptidy vyrábíme s chemickou přesností, což nám umožňuje určit přesnou polohu každého jednotlivého stavebního bloku.

abychom použili analogii, náš přesný chemický design vytváří na molekulách „cvočky“ a odpovídající „díry“, podobné LEGO kostkám. Dvě peptidové molekuly syntetizované tímto způsobem se přirozeně vyrovnají tak, aby se stud a díra setkaly. To pak vytváří stabilní strukturu. Touto technikou se nám podařilo vyrobit dlouhá vlákna, která – navzdory rozdílné mikroskopické struktuře-svým tvarem a chemickým složením silně připomínají vlákna extracelulární matrice nervu.

ze zkumavky na myš

Jak se chovají nervové buňky, když mají růst na této umělé extracelulární matrici? Jak se tyto růstové charakteristiky mění, když změníme původně používané peptidy? Tyto otázky jsme zkoumali ve spolupráci s naším par tner Berndem Knöllem, profesorem Ústavu fyziologických Che mistry na Ulm University. Vyráběli jsme různé peptidové struktury, ukládali je na skleněné substráty a kultivovali na nich nervové buňky. Zatímco ner ve buňky na některých fibr e strukturách sotva rostly, na jiných jsme viděli rychlou tvorbu axonů, tenkých výčnělků, které vytvářejí spojení s jinými nervovými buňkami.

spolu s kolegy z Ulm University jsme pak použili zvířecí modely k testování struktury vláken, která podporovala nejlepší růst nervových buněk. Chirurgicky jsme oddělili lícní nerv myši na jedné straně, která řídí pohyb jejích vousů. Pak jsme vzali peptidy tvořící vlákna a vstříkli je do mezery v nervu. Po 18 dnech byla myš schopna do jisté míry znovu pohnout vousy; nervové trakty se zjevně znovu rozrostly.

vzhledem k tomu, že použité peptidy naše umělá vlákna připomínají přírodní proteiny v extracelulární matrici, doufáme, že zatímco materiál zůstane na svém místě během procesu hojení, tělo ho může časem rozložit. Zatím se nám podařilo ukázat, že materiál zbývající v místě vpichu pomalu klesá. To, zda je to způsobeno biologickou degradací nebo distribucí v těle, však vyžaduje další zkoumání.

průkopnické vlastnosti

jak ukazuje laboratorní experiment na myších, počáteční poškození nervových cest lze opravit pomocí naší umělé matrice. Před použitím materiálu v klinických aplikacích je však nutná další optimalizace, protože nervové buňky na našem materiálu ještě nerostou tak dobře jako v přirozené matrici. Rostou také zcela neuspořádaným způsobem ve všech směrech. Naším dalším krokem bude vložení takzvaných růstových faktorů do umělé matrice, aby se dále urychlil proces hojení. Dále chceme Orientovat vstřikované vláknové struktury, aby pomohly nervovým buňkám růst určitým směrem.

jsme přesvědčeni, že naše umělá extracelulární matrice by mohla představovat dobrou alternativu ke komplexní chirurgii pro drobná poranění nervových cest. Další výzkum může také vést k metodě léčby nejen poranění periferního nervového systému, ale také centrálního nervového systému.