Novice medicine

Odpravljanje nevroinfekcije s pomočjo ultrazvočnih laserskih impulzov

Pin
Send
Share
Send

Poškodbe nevronov (nevralne poškodbe) povzročajo nepopravljive spremembe v celicah, organih in funkcijah telesa. Pojavijo se zaradi:

  • Poškodbe,
  • infekcijskih in vnetnih procesov,
  • zastrupitev,
  • dednih bolezni,
  • nespecifične patologije (hipoglikemija, anemija, zmanjšano cerebralno cirkulacijo, multiplo sklerozo itd.).

Kanadski znanstveniki so nedavno razvili novo univerzalno metodo za obnovitev povezav med nevroni z laserjem, ki oddajajo femtosekunde (izredno kratke) laserske impulze. Univerzalnost metode je, da se lahko uporablja za vse vrste celic, vključno s tistimi, preko katerih se prenašajo podatki.

Neuroni: kako se izvaja medcelična komunikacija

Prenos informacij v živčnem sistemu poteka z električnim impulzom in kemičnim signalom: ta vrsta komunikacije poteka v sinapseh - medfazni kontaktni ploščici dveh nevronov.

Delo centralnega živčnega sistema (CNS) in PNS (periferni živčni sistem) je podobno. To je mogoče zahvaljujoč nevronom in sinaptičnemu omrežju - sredstvo medcelične komunikacije.

Struktura nevrona

Tipični nevron je sestavljen iz celičnega telesa (soma), dendritov in aksonov:

  • Dendriti so kratki in razvejani procesi nevronov.
  • Axon je celični podaljšek, ki potuje na dolge razdalje v telesu ljudi in drugih vrst. Axon lahko naredi več prehodov in se na koncu poveže z več celicami.

V možganih odraslega je okoli 300 bilijonov sinaps.

Prenos nevronskih povezav

Povezave med živčnimi celicami potekajo na tak način:

  • od aksona enega nevrona do dendritov ali celičnega telesa drugega;
  • od aksona do aksona;
  • od dendritov do dendritov in tako naprej.

Celične membrane soma in aksona aktivirajo napetost v električno prevodnih zaprtih ionskih kanalih (Ca, Na, K in kloridno-ionskih kanalih).

Zakaj je nevronska škoda nepopravljiva?

Nevron je specifična celica, ki je ni mogoče razdeliti, zlasti v odrasli dobi. Zato poškodba živca zaradi poškodbe lahko povzroči motnje delovanja perifernega živčnega sistema.

Paraliza po poškodbah hrbtenjače in možganov, izguba občutljivosti je povezana s popolnim bremenom prevodnosti - prekinitvijo povezav med fleksibilnimi (motoričnimi) in aferenčnimi (senzornimi) nevroni.

(Toda trditev, da nevrogeneze pri odraslih ne pride, napaka. Da, Neurogeneza je odvisna od številnih zunanjih pogojev, in lahko zavirajo pred škodljivimi vplivi (sevanje, kemikalije, stres), vendar je pojav novih nevronov se pojavlja pri odraslih, zlasti v hipokampusu, v časovnih predelih možganov.

Za več informacij o urejanju Neurogeneza, načine vpliva na njega - na zanimiv video na koncu članka).

Vrste nevronske poškodbe

  • Wallerjeva degeneracija:
    • Zlom poškodbe živcev in akson mielinske ovojnice.
    • Teden po poškodbi se začne blokiranje prevodnosti.
    • Recovery je mogoče, če se ohrani kleti membrana (v njegove funkcije vključujejo proizvodnjo mielina (Schwannove celice) in izbor (približevanje) živčnih končičev).
    • Rezultat te poškodbe je lahko mišična atrofija v območju inervacije nevrona.
  • Segmentna demielinizacija:
    • Poškodba je omejena na ovoj mielina.
    • Ko shranite akson je mišična distrofija ni opaziti.
  • Degeneracija aksonov:
    • Telo živčne celice je poškodovano in akson umre.
    • Razvoj mišične atrofije se zgodi v odsotnosti ponavljajoče inervacije sosednjih živcev.
    • Pri tej vrsti poškodb je možna le delna obnovitev.

Eksperimentalne metode za obnovo poškodbe nevronov

V zadnjem desetletju so se znanstveniki borili z novimi metodami za preprečevanje blokade prevodov in smrti aksonov po travmih ter ohranjanja vitalnosti nevronske mreže:

  • Prekinitve Axona so bile odstranjene z namestitvijo prekinitve permisivnega matriksa.
  • Celična terapija z nootropnimi zdravili je bila uporabljena za spodbujanje rasti in regeneracije poškodovanih aksonov.
  • Kot alternativne metode za poškodbe mielinskega ovoja smo uporabili inhibitorje rasti asociativnih nevronov in inhibitorjev ramenskega rumenjaka.
  • Za preprečitev celične smrti po poškodbi je bila uporabljena molekularna obramba.

Vse te spodbudne metode pa so le delno uspešno.

Čeprav ni mogoče narediti glavne stvari:

Selektivno povežite določen aks na telo nevronske celice.

Ko je možna kombinacija posameznih nevronov, bo v znanosti potekala revolucija in vrata bodo odprta za brez primere raziskav na področju nevrologije, fiziologije, celične biologije in biokemije.Morda bi bilo težko zdraviti poškodbo hrbtenjače in perifernega živčnega sistema.

Laserska metoda povezovanja nevronske rupture

Cilji:

  • Ponovno povežite nevroni takoj po poškodbi in preprečite preprečevanje prevodnosti.
  • Preverite hipotezo o fizičnem pripenjanju in okrevanju, ko se približata živčni konec.

Laserska tehnologija z uporabo femtosekundno impulzov - svetlo kandidata za selektivno povezovanje nevrone. Uporablja se v nanokirurgiji kot metoda zdravljenja raka:

  • za orto-korporacijo (odpiranje prehodnega kanala v celični membrani)
  • transfekcija (vnos nukleinskih kislin v jedrske celice).

Odstranite ali ionizirajte material, manjši od difrakcijskega mesta, ne da bi vplival na okoliška tkiva.

Femtosekundna laserski impulzi so bili uporabljeni tudi kot orodje za študij nevronske regeneracije z ločenjem nevronov in aksonov.

Toda fizična povezava posameznih nevronov še ni bila izvedena.

Bistvo eksperimenta

Kot rezultat testov pod vplivom laserskega sevanja s je bila natančni nastavitve na biomateriala v raztopini DMEMhemifuzija (fuzija) dveh fosfolipidnih membran v nevronskih celicah.

Parametri laserskega sevanja in biomaterial

Fuzija je bila dosežena s pomočjo femtosekundnih laserskih impulzov z valovno dolžino 800 nm, s parametri sevanja:

  • intenzivnost in ločljivost:
    • 1,7 (± 0,08) x 10 12 W / cm 2 in ± 0,5 μm;
  • frekvenca ponovitve 80 MHz;
  • efektivna velikost mesta je 600 nm.
  • idealen čas obsevanja je bil en ali dva impulsa 15 ms (tj. 1,2 × 106 impulzi).

Uporabljen biomaterial je bil:

  • P19 celice teratokarcinomov miši;
  • Neuro2A celice z mišjim nevroblastomom;
  • teletina, goveji in kravji serum.

Na sl. 1 predstavlja bistvo eksperimenta:

  1. Femtosekundni laserski impulz poteka do ciljne točke med aksonom in telesom živčne celice (soma).
  2. Fosfolipidni dvosloji soma in aksonovega nevrona pred izpostavitvijo laserju (območje pritrditve slojev fofofilipidov je označeno okrog).
  3. Laserski impulz z visoko intenzivnostjo povzroči reverzibilno destabilizacijo obeh fosfolipidnih plasti. Pod vplivom femtosekundnega laserskega impulza v inducirani fuzonski coni akson-soma so nastali prosti ioni (prikazani v rdeči barvi) in prosti elektroni(Prikazano oranžna) sekajo osrednjem območju nepolarni in prekine povezavo med repa hidrofobnimi maščobnih kislin.
  4. Kot rezultat postopka sprostitve v ciljnem mestu v nove stabilne vezi in posebni gemifuzionnaya celične membrane - skupno fosfolipidov dvoplastno.

Kot je potekala laserski nevrone spojine

  • Celice smo izbrali in dodeli za priključitev in spravimo v stik z optično pinceto, tako da štrli akson dotakne enega nevrona Soma drugega nevrona.
  • Celice smo pustili nekaj časa, da se prepričajte, da ni naravna združitev med njimi, in potem odnese optične pincete.
  • Potem spet enak v nevronih in uporabo femtosekundno laserskih impulzov obsevano površino med aksona in celične Soma.
  • Za potrditev povezavo štirih nevronov gibljejo pinceto v suspenzijo lončka:
    • je bilo ugotovljeno, da ga vsi drugi nevroni so sledili, valjane in izkazalo kot eden.

Sl. 2 kaže zaporedje priključitev enega nevrona z multiplo verigo in ustvarjanje nevronov uporabo femtosekundno laserskih impulzov (puščica označuje Soma in povezava akson).

  1. Spajanje dveh Neuro2A celic, kjer se akson celica (I), pritrjene na Soma (II).
  2. Drugi akson Neuro2A (I) se veže na soma Neuro2A (III).
  3. Kontinuiteta novih vezi je prikazana, ko se celice vrtijo 30 ° od prejšnjega položaja.
  4. Dve skupini štirih celic P19 smo identificirali in izolirali.
  5. Aksona nevronov (I) je dala kontakt in je povezana s soma (II) z uporabo femtosekundno laserskih impulzov, in obe skupini pridružila.
  6. Položaj verige po tem, ko ga je obrnila optična pinceta.

Tako je bilo priloženih več skupin nevronov.

Zaključek

V celotnem opazovanju in manipulaciji živčnih celic so pokazali svojo sposobnost preživetja in moč pritrditve.

Metoda nevronska povezava femtosekundna lasersko inducirane ima potencial, da zagotovi znanstveno preboj, ki bo odprla nova obzorja v študiji vpliva povezovanja nevronov neposredno pred ali po poškodbi. Ohranjanje sposobnosti preživetja nevronske mreže bo omogočila raziskovalcem za študij novih kompleksnih patofiziološke procese, kot so Neurogeneza, Wallerian degeneracija, segmentne demielinizacije in aksonske degeneracije.To bo omogočilo nadaljnji razvoj novih metod za zdravljenje nevralnih poškodb in bolezni.

(Na podlagi članka znanstvene revije Nature.Scientific reports)

Video: Adult Neurogenesis

Pin
Send
Share
Send