Тромбоцитарный фактор роста заставил перициты формировать «мостики» для восстановления спинного мозга

Перициты — клетки соединительной ткани в стенках мелких кровеносных сосудов. Они способны к сокращению и участвуют в заживлении повреждений после травмы спинного мозга (ТСМ). Однако до сих пор остается неясно, в какой степени перициты нарушают рост и регенерацию аксонов в участке повреждения — именно недостаток регенерации аксонов и формирование рубца в месте разрыва приводят к долгосрочным последствиям и инвалидности после ТСМ у взрослых млекопитающих. Ученые из США и Великобритании обнаружили, что сосудистая архитектура и распространенность перицитов меняются после травмы, и работа сосудистой сети не восстанавливается полностью. Кроме того, перициты, контактирующие с нейронами ганглиев дорсальных корешков спинного мозга (DRG), вызывают в них пагубные изменения и препятствуют росту аксонов.

Опыты проводили на мышах, олигодендроциты и перициты которых были помечены мембранно-заякоренным eGFP. Эти два типа клеток можно отличить по морфологии, но для надежности идентификации авторы проводили также иммуноокрашивание на классические маркеры перицитов — десмин, рецептор тромбоцитарного фактора роста β (PDGFrβ) и CD13.

В норме eGFP⁺ перициты были тесно связаны с микрососудистыми структурами спинного мозга. Далее взрослых животных подвергали торакальной травме спинного мозга — его аксоны оказывались полностью перерезаны с одной стороны тела. Оказалось, что перициты мигрировали в очаг поражения уже через три дня после травмы параллельно с прорастанием капилляров — об этом свидетельствовала колокализация eGFP с маркером эндотелиальных клеток CD31. Однако эта миграция не приводила к восстановлению нормальной сосудистой архитектуры — перициты не могли обеспечить корректное формирование базальной мембраны капилляра. Проницаемость образующихся капилляров была выше, а около 30% их клеток не могли экспрессировать клаудин 5 — белок плотных межклеточных контактов — через месяц после травмы.

Эксперименты в клеточной культуре, когда на монослой перицитов высаживали нейроны, показали, что рост аксонов и электрофизиологическая активность нарушаются из-за контакта с перицитами. Кальциевый имаджинг выявил спонтанную активность менее чем у 20% нейронов, тогда как в контроле без перицитов ее всплески наблюдались более чем в 40% клеток. Кроме того, перициты «задерживали» растущие аксоны на себе, из-за чего они не вытягивались в достаточной мере и приобретали аномальную морфологию.

Обнаруженный эффект компенсировался тромбоцитарным фактором роста (PDGF) — авторы решили проанализировать его роль, поскольку он стимулирует пролиферацию и миграцию перицитов, а также привлекает их в растущие кровеносные сосуды. В клеточной культуре PDGF-BB превращал взрослые перициты в благоприятный субстрат для роста аксонов. Это подтвердилось in vivo — на седьмой день после ТСМ мышам вводили PDGF-BB непосредственно в область повреждения. Трехмерная визуализация тканей на 28-й день после травмы подтвердила, что под действием PDGF-BB усиливалась регенерация аксонов в очаге поражения и в близлежащих участках. Перициты в этой области формировали «клеточные мостики» через поврежденный участок, которые способствовали прорастанию аксонов.

Транскриптомный анализ показал, что введение PDGF-BB меняет в перицитах экспрессию ряда генов, ассоциированных с клеточными взаимодействиями, внеклеточным матриксом и ангиогенезом. На клеточную идентичность перицитов этот фактор не влиял.

Наконец, исследователи проверили, насколько введение PDGF-BB в очаг поражения способствует функциональной реорганизации нейронных цепей и восстановлению подвижности конечностей. Как и в предыдущем эксперименте, PDGF-BB инъецировали в область одностороннего разрыва спинного мозга на седьмой день. Через месяц проводили электрическую стимуляцию сенсорных аксонов и регистрировали активность нейронов выше и ниже места повреждения. Электрическая стимуляция вызывала ответ каудальнее (ниже) поврежденного участка как в опыте, так и в контроле, то есть у мышей, не получавших лечения PDGF-BB. Однако выше места травмы наблюдалась значительная разница — у мышей, которым вводили PDGF-BB, регистрировали больший сигнал. Иными словами, функциональная связь восстаналивалась по крайней мере частично. Анализ моторики показал, что у мышей, которым вводили PDGF-BB, восстановилась высота шага со стороны повреждения — подвижность задней лапы, движения которой были нарушены травмой, улучшилась. Также PDGF-BB снизил механическую гиперчувствительность, которая у контрольных мышей привела к хронической боли после травмы.

Получив подтверждение того, что PDGF-BB может стать средством терапии после ТСМ, ученые планируют продолжить работу по его исследованию — они намерены определить оптимальное время введения этого фактора и разработать систему доставки с контролируемым высвобождением в целевом участке.

Ускорить реабилитацию после травмы спинного мозга поможет малая молекула