Стимулирани с електрически импулси стволови клетки подпомагат по-бързо възстановяване след инсулт. Това сочат най-новите изследвания, които са правени през тази и изминалата година в университета в Станфорд. Наблюденията са извършвани до този момент единствено при гризачи.

Изследване

Учените от Станфорд са разработили устройство, което доставя и електрически стимулира стволовите клетки, за да насърчи лечението на инсулт. Данните сочат, че около 10 милиона инсулти се случват всяка година в света. При 50 % от пострадалите пациенти се наблюдават увреждания, които изцяло променят живота им. Въпреки напредналата до този момент медицина при голям брои от терапиите при инсулт се наблюдават  скромни подобрения в двигателната и когнитивната функция. Необходимостта от по-добро лечение предизвика интерес по-специално към две терапии. Това са трансплантиране на стволови клетки и стимулацията им с електрически ток.

Напредък

Досегашните изследвания посочват интересни изводи. На първо място  се открива, че стволовите клетки, трансплантирани в мозъка, могат да подобрят резултатите  при лечение след инсулт. Предизвикателство за учените се оказва как по най-добрия начин да бъдат доставени и използвани стволовите клетките. Другата трудност е как да бъде използвано електричеството, за да се стимулират тези клетки в мозъка.

Откритие

Учените от университета в Станфорд са открили и разработили инструмент, който решава и двата посочени по-горе проблема. Въпросният инструмент  може да доставя и електрически да стимулира трансплантирани стволови клетки. По този начин всъщност се стимулира дейността на  увредена тъкан в мозъка. Така изследователите успяват да идентифицират протеин, който насърчава мозъка да се лекува.

Устройство

Устройството е малък проводим полимерен имплант, който е с широчина 1 милиметър и дължина 3 милиметра. Проводимият полимер е тъмно оцветено органично съединение с консистенция на гъвкава пластмаса и способността да провежда електрически ток. Електричеството, което захранва устройството, идва от външен генератор, който е свързан с проводници. Зарядът и повърхностните взаимодействия на полимера задържат стволовите клетки на място.

Механизъм

Според учените проводимите полимери имат всички предимства да зареждат клетките. Това е идеалният механизъм за „захранване” на клетки върху и в тялото. Те също действат по начин, подобен на полупроводник, за да провеждат електричество. Действието в случая е много полезно именно при увредена тъкан, след изкаран инсулт. При направените изследвания с гризачи в Станфорд става ясно, че проводимата полимерна система работи по предназначение, но и помага на гризачите да се възстановят по-бързо и по-добре след инсулт.

Показатели

От данните излиза, че електрически стимулираните стволови клетки, които в дадения модел били човешки, но присадени на гризачи, то същите се стимулирали за по-добра работа на увредената тъкан. Всички получени данни са подробно описани и публикувани  на 15 март  тази година в в Nature Communications. 

Увеличение

Екипът от учени на Станфорд установил още интересни подробности по време на наблюденията. Оказва се, че именно при стимулирането с електричество присъдените стволови клетки първо се преобразяват по-лесно в клетки на увредената тъкан, а също така увеличават способността на тестовия организъм да развива и собствени стволови клетки за нужните тъкани.

Стимулация

Учените открили още, че електрическата стимулация увеличава веществата, които мозъкът естествено произвежда след нараняване. Те от своя страна имат голяма роля при лечението и възстановяването на мозъка. От този факт дошла и идеята да се възпроизведе въпросния процес чрез колкото е възможно повече трансплантирани стволови клетки, стимулирани с електрически ток.

Имплантиране

След като учените от Станфорд успяха да разработят инструмент, който може да постигне по-бързо възстановяване на мозъка, то екипът успя да го тества с отлични показатели при плъхове, които са преживели инсулт. По време на процедурата се извършва имплантиране на проводимата полимерна система на мозъчната повърхност близо до ръба на увредената тъкан, без да увреждат мозъка.

Експеримент

Някои плъхове са претърпели трансплантация на стволови клетки. По-късно те са били електрически стимулирани за един час дневно през първите три дни. Други плъхове са получили трансплантирани клетки, но без електрическа стимулация. Първата контролна група получила проводими полимерни импланти, а втората контролна група получила фалшиви импланти. Направеният експеримент показал, че животните, получаващи стволови клетки, комбинирани с електрическа стимулация, успяват по-ранно и по-дълготрайно да постигнат възстановяване в сравнение с другите групи.

Извод

Изглежда от целя експеримент, че ползите не са резултат изцяло от стволовите клетки. Електрически стимулирани или не, клетките оцеляват няколко седмици, като само малка част се интегрират и взаимодействат със заобикалящата ги мозъчна тъкан. По тази причина учените стигат до извода, че  електрическата стимулация, съчетана със сигнали от трансплантирани стволови клетки, действа като призив за действие, ускорявайки възстановителните процеси в мозъка. Наред с това спомагат организма да набере собствени стволови клетки от други части на мозъка, за да помогне за излекуването на увредената от инсулта тъкан.

Промяната

По време на експериментите със стимулация с електричество се откриват и други интересни зависимости.  Така например се оказва, че електрическата стимулация променя механизмите за възстановяване на мозъка и дълбоко променя генната експресия в стволовите клетки. Учените открили  близо 600 гена с повишена регулация и 168 гена с понижена регулация в трансплантираните клетки. Връзката били средната при повишената регулация се наблюдавал по-засилен растеж на клетките.

Възкресение

Човешкият мозък губи известната си устойчивост с течение на времето. И въпреки че все още може да произвежда нови стволови клетки през целия живот, броят им намалява с възрастта. Ударът изостря този спад.  Инсултът често засяга възрастните хора, устройства като проводимия полимер могат да увеличат способността на мозъка да се лекува в критични точки в процеса на възстановяване. Така например от проведените тестове с гризачи се оказва, че с около 20%  се подобрява възстановяването на мозъчната тъкан. Ако обаче тестовете продължат, би могло да се постигнат и повече процента за бързо обновяване на критичната тъкан.