مغز و سیستم عصبی
براساس دیدگاه سنتی که توسط برنده جایزه نوبل و پیشگام علوم اعصاب رامون کاخال Ramon Cajal بیان شده است، مغز انسان توانایی بازسازی پس از تولد را ندارد. ما با تعدادی نورون به دنیا میآییم و محکوم هستیم که، ظرفیت مغز خود را به آرامی و درماندگی با گذشت هر یک سال، از دست بدهیم. همانطور که اغلب در علم اتفاق میافتد، اعتبار کاخال به عنوان یک دانشمند تأثیر عمیقی بر جای گذاشت، که تا حد زیادی علی رغم شواهد مکرر بر خلاف نظریههای آن دانشمند، به حفظ این باور برای مدت طولانی کمک کرد.
در طول سالها، بسیاری از دانشمندان توانایی مغز برای بازسازی را گزارش کردند. به عنوان مثال، در اوایل دهه 1980، دانشمندان مشاهده کردند که ناحیهای از مغز قناریهای نر که تارهای صوتی را کنترل میکرد، در طول فصل آواز، افزایش چشمگیر نورونهای جدید را نشان میداد و سپس زمانی که فصل آواز به پایان میرسید، بلافاصله مرگ چشمگیر همان نورونها نیز به ثبت رسید. این مطالعه نشاندهنده این است که، مغز قادر به تولید نورونهای جدید است.
سلولهای بنیادی میتوانند سلولهای مغزی جدید را تشکیل دهند
بزرگی این پدیده در نهایت زمانی آشکار شد که سلولهای بنیادی، توانایی جابجایی به مغز و تشکیل سلولهای مغزی جدید را دارا بودند. این مشاهدات در اصل از مطالعاتی که امکانپذیری پیوند مغز استخوان برای درمان سرطان خون را آزمایش میکردند، به دست آمد. بلافاصله پس از پیوند مغز استخوان، سلولهای بنیادی به سمت مغز جابجاشده و به سلولهای مغز تبدیل شدند. در یک مطالعه، نورونهای جدید تا 1 درصد از تمام نورونهای مغز را شش سال پس از پیوند مغز استخوان تشکیل میدادند. بنابراین در غیاب هر گونه آسیب، در طول زندگی یک فرد، تشکیل نورونهای جدید در مغز میتواند به 13 درصد برسد.
بنابراین، وقتی دانشمندان دریافتند که: مغز میتواند سلولهای خود را ترمیم کند و سلولهای بنیادی منبعی از سلولهای مغزی جدید به نظر رسیدند، پس تمرکزشان به سرعت به جستجوی روشهایی تغییر نمود که، از پتانسیل سلولهای بنیادی بالغ برای مشکلات مختلف مغز، استفاده کنند.
سلولهای بنیادی میتوانند نتیجه سکته مغزی را بهبود بخشند
سکته مغزی در اثر انسداد یا پارگی شریان مغزی ایجاد میشود و منجر به مرگ بخشهایی از مغز شده که به نوبه خود منجر به نقصهای حرکتی و شناختی قابل توجهی میگردد که میتواند به طور چشمگیری کیفیت زندگی فرد را کاهش دهد. اگر درمان بلافاصله پس از حادثه اعمال نشود، عواقب آن معمولاً غیرقابل بازگشت است.
سلولهای بنیادی تزریق شده به مغز پس از سکته مغزی میتوانند با جابجا شدن به سمت به محل آسیب دیده، عملکرد مغز را بهبود بخشند. اما تزریق سلولهای بنیادی در مغز نیازمند مداخله پزشکی پیچیده با دسترسی مستقیم به مغز است. از طرف دیگر، زمانی که سلولهای بنیادی به سادگی به جریان خون تزریق میشدند، به طور شگفت انگیزی این رویکرد ساده به بهبود قابل توجه عملکردهای حرکتی و شناختی منجر شد. به همین ترتیب، تحریک ساده سلولهای بنیادی درونزا و همچنین آزادسازی سلولهای بنیادی خود فرد امکان پیشرفتهای اساسی را فراهم کرده است. همین امر نتایج مشابهی با سایر مشکلات مغزی را نیز به دست آورده است.
آسیب نخاعی
اگر از کسی خواسته شود که مشکلی را نام ببرد که پزشکی برای آن پاسخی ندارد، آسیب نخاعی در صدر لیست قرار میگیرد. هنگامی که فردی ضایعه نخاعی دارد، نمیتوانیم برای بهبود یا کاهش نقص ناشی از آسیب او، که توسط بخشی از نخاع درگیر شده است، کار زیادی انجام دهیم.
وعده تحقیقات سلولهای بنیادی
در بین تمامی زمینههای پزشکی، آسیب نخاعی احتمالاً تنها موقعیتی است که تحقیقات سلولهای بنیادی بیشترین نوید را برای آن به همراه داشته است. به محض اینکه توانایی بازسازی قابل توجه سلولهای بنیادی بالغ ثبت شد، دانشمندان شروع به مطالعه بر روی روشهایی برای استفاده از این سلولهای بنیادی برای بهبود ضایعات نخاعی کردند. در ابتدا از سلولهای بنیادی جدا شده از پالپ دندان و فولیکولهای مو استفاده شد، زیرا حاوی نشانگرهایی برای نورونها هستند. در مدلهای مختلف آسیب نخاعی، تزریق این سلولهای بنیادی در نخاع منجر به بهبود تحرک در عرض چند هفته شد. همچنین تزریق سلولهای بنیادی استخراجشده از مغز استخوان برای تشکیل دستههایی از بافت عصبی که در محل آسیب، روی نخاع پل میزنند نیز به ثبت رسید.
ESCM ساده برای آسیب نخاعی
در یک مطالعه، فواید قابل توجهی با تحریک ساده آزادسازی سلولهای بنیادی از مغز استخوان گزارش شد. پس از 5 هفته، تحریک سلولهای بنیادی درونزا (ESCM) حرکت نموده، رفلکسهای عضلانی و حساسیت را در مقایسه با گروه کنترل بهبود بخشید و منجر به تشکیل نورونهای جدید در محل آسیب گردید. اگرچه نتایج به اندازه نتایجی که با تزریق مستقیم سلولهای بنیادی به نخاع مشاهده میشود واضح نبود، اما به دلیل سادگی و ایمنی روش، بسیج سلولهای بنیادی از مغز استخوان هنوز یک رویکرد امیدوارکننده برای آسیب نخاعی است. یک کارآزمایی اولیه با استفاده از یک تجهیزکننده طبیعی سلولهای بنیادی گیاهی که به صورت خوراکی مصرف شد، نتایج امیدوارکنندهای را نشان داد.
نتیجه
در حالی که نتیجه این نیست که یک درمان جهانی برای بیماریهای سیستم عصبی مطرح کنیم، اما ظهور تحقیقات سلولهای بنیادی قطعاً نویدهای بزرگی را برای شرایطی ارائه میدهد که در حال حاضر، راهکار پزشکی برای ارائه آنها، بسیار کم است. در این میان، ESCM یا تحریک سلولهای بنیادی درونزا ، یک رویکرد ساده و امیدوارکننده است که نسبتاً ارزان، ایمن و قابل دسترس برای هر فردی است.
Sources:
- Cajal SR and May RT. (1959) Degeneration and regeneration of the nervous system. New York, NY: Hafner. p. 750.
- Considering the evolution of regeneration in the central nervous system.
Tanaka EM, Ferretti P.Nat Rev Neurosci. 2009 Oct;10(10):713-23. - Neurons generated in the adult brain are recruited into functional circuits.
Paton JA, Nottebohm FN. Science. 1984 Sep 7;225(4666):1046-8. - Transplanted bone marrow generates new neurons in human brains.
Mezey E, Key S, Vogelsang G, Szalayova I, Lange GD, Crain B.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 Feb 4;100(3):1364-9. - Bone marrow transdifferentiation in brain after transplantation: a retrospective study.
Cogle CR, Yachnis AT, Laywell ED, Zander DS, Wingard JR, Steindler DA, Scott EW.
Lancet. 2004 May 1;363(9419):1432-7. - Bone marrow grafts restore cerebral blood flow and blood brain barrier in stroke rats.
Borlongan CV, Lind JG, Dillon-Carter O, Yu G, Hadman M, Cheng C, Carroll J, Hess DC.
Bain Res. 2004 Jun 4;1010(1-2):108-16. - Human marrow stromal cell therapy for stroke in rat: neurotrophins and functional recovery.
Li Y, Chen J, Chen XG, Wang L, Gautam SC, Xu YX, Katakowski M, Zhang LJ, Lu M, Janakiraman N, Chopp M.
Neurology. 2002 Aug 27;59(4):514-23. - New hope for stroke patients: mobilization of endogenous stem cells.
Borlongan CV, Hess DC.
CMAJ. 2006 Mar 28;174(7):954-5. - Functional recovery of stroke rats induced by granulocyte colony-stimulating factor-stimulated stem cells.
Shyu WC, Lin SZ, Yang HI, Tzeng YS, Pang CY, Yen PS, Li H.
Circulation. 2004 Sep 28;110(13):1847-54. - Beneficial effect of pharmacological mobilization of bone marrow in experimental cerebral ischemia.
Six I, Gasan G, Mura E, Bordet R.
Eur J Pharmacol. 2003 Jan 5;458(3):327-8. - The Therapeutic Potential of Stimulating Endogenous Stem Cell Mobilization. In: Tissue Regeneration – From Basic Biology to Clinical Application. Drapeau C, Eufemio G, Mazzoni P, Roth GD and Strandberg, S. InTech Open, 2012.
- Mesenchymal stem cells therapy exerts neuroprotection in a progressive animal model of Parkinson’s disease.
Park HJ, Lee PH, Bang OY, Lee G, Ahn YH.
J Neurochem. 2008 Oct;107(1):141-51. - Pegylated granulocyte colony-stimulating factor conveys long-term neuroprotection and improves functional outcome in a model of Parkinson’s disease.
Frank T, Klinker F, Falkenburger BH, Laage R, Lühder F, Göricke B, Schneider A, Neurath H, Desel H, Liebetanz D, Bähr M, Weishaupt JH.
Brain. 2012 Jun;135(Pt 6):1914-25. - Stem cell factor and granulocyte colony-stimulating factor reduce β-amyloid deposits in the brains of APP/PS1 transgenic mice.
Li B, Gonzalez-Toledo ME, Piao CS, Gu A, Kelley RE, Zhao LR.
Alzheimers Res Ther. 2011 Mar 15;3(2):8. - G-CSF rescues the memory impairment of animal models of Alzheimer’s disease.
Tsai KJ, Tsai YC, Shen CK.
J Exp Med. 2007 Jun 11;204(6):1273-80. - Human dental pulp-derived stem cells promote locomotor recovery after complete transection of the rat spinal cord by multiple neuro-regenerative mechanisms.
Sakai K, Yamamoto A, Matsubara K, Nakamura S, Naruse M, Yamagata M, Sakamoto K, Tauchi R, Wakao N, Imagama S, Hibi H, Kadomatsu K, Ishiguro N, Ueda M.
J Clin Invest. 2012 Jan;122(1):80-90. - Potential Roles of Dental Pulp Stem Cells in Neural Regeneration and Repair.
Luo L, He Y, Wang X, Key B, Lee BH, Li H, Ye Q.
Stem Cells Int. 2018 May 7;2018:1731289. - Rat hair follicle stem cells differentiate and promote recovery following spinal cord injury.
Najafzadeh N, Nobakht M, Pourheydar B, Golmohammadi MG.
Neural Regen Res. 2013 Dec 25;8(36):3365-72. - Marrow stromal cells form guiding strands in the injured spinal cord and promote recovery.
Hofstetter CP, Schwarz EJ, Hess D, Widenfalk J, El Manira A, Prockop DJ, Olson L.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2002 Feb 19;99(4):2199-204. - Transplantation of bone marrow stem cells as well as mobilization by granulocyte-colony stimulating factor promotes recovery after spinal cord injury in rats.
- Urdzíková L, Jendelová P, Glogarová K, Burian M, Hájek M, Syková E.
J Neurotrauma. 2006 Sep;23(9):1379-91. - The Therapeutic Potential of Stimulating Endogenous Stem Cell Mobilization. In: Tissue Regeneration – From Basic Biology to Clinical Application. Drapeau C, Eufemio G, Mazzoni P, Roth GD and Strandberg, S. InTech Open, 2012.