Команда учёных из Медицинской школы Университета Кейс Вестерн Резерв (Case Western Reserve University School of Medicine) представила результаты экспериментов, которые на первый взгляд напоминают научную фантастику. Исследователи изучали дыхательные механизмы на мышах с генетическими модификациями: они блокировали активность отдельных нервных клеток, фиксировали электрические импульсы и наблюдали за тем, как животные реагируют на ситуации с избытком углекислого газа. Чтобы дополнить картину, использовались методы современной микроскопии — по сути, они «подсветили» работу спинномозговых нейронов в реальном времени.
Результаты исследования
Оказалось, что внутри спинного мозга скрывается группа особых интернейронов, своеобразный «резервный механизм» дыхательной системы. Когда организм сталкивается с перегрузкой — будь то физическая нагрузка, недостаток кислорода на высоте или повышение уровня CO₂ в крови, — именно эти клетки помогают подстроить ритм дыхания. Их блокирование приводило к тому, что животные уже не могли эффективно справляться с гиперкапнией.
По словам Поликсени Филиппиду (Polyxeni Philippidou), научного сотрудника кафедры нейронаук, «ствол мозга задаёт ритм дыхания, но кто усиливает работу дыхательных мотонейронов — долгое время оставалось загадкой. Теперь у нас есть ответ».
Научное и человеческое измерение
Открытие особенно важно для людей с повреждениями спинного мозга и нейродегенеративными болезнями. У них именно дыхательная недостаточность часто становится главным осложнением. Учёные считают, что найденные нейроны можно рассматривать как потенциальную терапевтическую мишень: если научиться управлять их активностью, можно будет помочь пациентам дышать без аппаратов.
Журнал «Cell Reports» опубликовал эти данные, подчеркнув их значимость. В работе участвовали исследователи из Университета Сент-Эндрюс (University of St Andrews), Университета Калгари (University of Calgary) и Академии биомедицинских исследований фонда в Афинах (Biomedical Research Foundation Academy of Athens).
Память о тех, кто боролся
История исследований спинного мозга неразрывно связана с именем актёра Кристофера Рива (Christopher Reeve), сыгравшего Супермена. После тяжёлой травмы он оказался в инвалидной коляске и подключён к аппарату ИВЛ, но превратился в символ борьбы за науку и права пациентов. Его фонд до сих пор поддерживает исследования в этой области.
Не менее заметный след оставили и учёные: покойный Джерри Сильвер (Jerry Silver), признанный фондом Рива за свой вклад в изучение восстановления спинного мозга, а также Линн Ландмессер (Lynn Landmesser), одна из ведущих нейробиологов, руководившая кафедрой нейронаук и инициировавшая программу по здоровью мозга в Кливленде.
Заключение
Если подтвердятся гипотезы исследователей, врачи смогут предложить пациентам с травмами или болезнями, затрагивающими дыхание, новые способы терапии. Более того, команда уже тестирует, поможет ли активация этих нейронов людям с боковым амиотрофическим склерозом (БАС) или даже болезнью Альцгеймера.
И вот что интересно: иногда маленькая группа клеток способна изменить судьбы тысяч пациентов. Кто знает, возможно, в ближайшие годы мы услышим о первых клинических попытках «включить» дыхание там, где оно, казалось бы, уже потеряно.
Литература.
“A cholinergic spinal pathway for the adaptive control of breathing” by Polyxeni Philippidou et al. Cell Reports
