Спинной мозг по праву является «главным нервом» организма: все функции тела связаны с его деятельностью. С одной стороны, спинной мозг похож на кабель, состоящий из множества нервных проводников – аксонов (аксоны – это отростки нервных клеток, которые соединяют головной мозг с мышцами, кожей и другими тканями и органами тела. С их помощью осуществляется контроль слаженной работы мышц тела и всех внутренних органов). С другой стороны, он похож на множество совершенных компьютеров – сегментов, состоящих из нервных клеток, которые называются нейронами. Сегменты располагаются в спинном мозге цепочкой, вдоль, и связаны друг с другом. Благодаря этому они могут независимо от головного мозга (автономно) регулировать функции внутренних органов.

Спинной мозг – основной управляющий орган тела, поэтому защищен самым лучшим образом. Он находится внутри позвоночника в специальном костном канале, который снаружи укрыт кожей, подкожной жировой клетчаткой, толстым слоем мышц. Внутри самого позвоночного канала мозг окружает жировая клетчатка, три специальных оболочки, одна из которых очень прочная и называется твердой мозговой оболочкой; вторая образует резервуар, в котором находится жидкость – ликвор; а третья окутывает спинной мозг и содержит большое количество кровеносных сосудов. Спинной мозг растянут на специальных связках и «плавает» в жидкости, не соприкасаясь с твердой мозговой оболочкой и костными стенками позвоночного канала.

Более половины случаев повреждения спинного мозга, безусловно, связаны с травмой позвоночника. Автодорожные аварии, падения с высоты, ныряние на мелководье, насильственные и огнестрельные повреждения – вот основные причины повреждения позвоночника и спинного мозга.

При травме спинного мозга возникают как проводниковые, так и сегментарные повреждения. Полностью или частично нарушается чувствительность ниже области травмы, исчезают движения и функции внутренних органов. Чем ближе к головному мозгу происходит повреждение, тем с более серьезными последствиями приходится встречаться. Так, при повреждении шейного отдела спинного мозга нарушаются движения в руках и ногах, нарушается дыхание, деятельность сердца и сосудов. Страдает функция тазовых органов. В скором времени присоединяются трофические расстройства и появляются пролежни мягких тканей. Больные с подобными нарушениями без специализированной помощи быстро погибают, а оставшиеся в живых становятся тяжелыми инвалидами, нуждающимися в постоянной посторонней помощи и уходе.

Число людей с травмами спинного мозга постоянно растет: частота повреждений, по данным разных авторов, колеблется от 8 до 60 случаев на 1 миллион жителей, в зависимости от страны, местности, степени урбанизации.

В результате травм тысячи из них неспособны вести прежнюю жизнь и остаются прикованными к коляске. Большинство из них нуждаются в постоянном уходе, сама их жизнь зависит от помощи посторонних лиц. К сожалению, никто из нас не застрахован от несчастного случая, и оказаться в инвалидной коляске может каждый.

Что же происходит в спинном мозге после его травмы? При переломе позвоночника костные фрагменты внедряются в позвоночный канал, сдавливая и механически повреждая спинной мозг. В веществе спинного мозга можно увидеть зону непосредственного травматического разрушения – ушиба и зону вторичных изменений, связанных с отеком, кровоизлияниями.

В зоне травматического разрушения часть поврежденных нейронов гибнет сразу, а часть – через некоторое время, в результате включения механизма запрограммированной гибели – апоптоза. Апоптозная гибель клеток наблюдается и на отдалении от места травмы – в зоне вторичного повреждения, которая распространяется на большом протяжении. В ней, кроме апоптозной смерти, происходит гибель нервных клеток вследствие недостатка кислорода и питательных веществ – так называемой ишемии, связанной с нарушением кровообращения. Обычно из-за особенностей строения сосудистой системы спинного мозга нарушение спинального кровообращения захватывает большое количество сегментов спинного мозга. Эти патологические изменения лежат в основе посттравматического миелопатического процесса, при котором проводящие пути спинного мозга, состоящие из отростков самих нервных клеток и особых миелиновых оболочек, разрушаются в результате дегенерации на большом протяжении по всей длине спинного мозга. Эти процессы приводят к вторичной посттравматической атрофии спинного мозга, при которой ткань мозга значительно истончается.

Для достижения успеха в восстановлении функций спинного мозга после его повреждения очень важна своевременность оказания специализированной нейрохирургической помощи и ее качество. Практически все больные нуждаются в проведении срочного нейрохирургического вмешательства, позволяющего убрать последствия разрушения позвонков и освободить спинной мозг от сдавливания костными фрагментами. Определяющим фактором является время, прошедшее от момента травмы до оказания специализированной помощи. Сейчас доказано, что чем быстрее произведено освобождение спинного мозга от сдавливания – декомпрессия, тем лучше результаты хирургического лечения (подробнее – см. Приложение «Травма спинного мозга: оптимистические прогнозы»).

Одновременно с освобождением спинного мозга необходимо зафиксировать поврежденные позвонки и обеспечить неподвижность позвоночника в зоне травмы. Если этого не сделать сразу, больной будет 3–4 месяца ждать сращения сломанных фрагментов позвонков. Все это время он должен находиться в постели, что значительно затрудняет проведение реабилитационного (восстановительного) лечения. Кроме того, у 35 % больных существует опасность развития деформации позвоночника и формирования нестабильности. Эти два фактора обычно приводят к вторичному повреждению спинного мозга и прогрессированию миелопатического процесса.

К сожалению, в настоящее время нейрохирурги могут проводить только декомпрессию спинного мозга и стабилизацию позвоночника. Дальнейшая судьба больного зависит от степени и характера повреждения спинного мозга. В настоящее время все человечество бьется над этой проблемой. Во многих странах мира проводятся дорогостоящие научно-исследовательские программы. Основные работы связаны как с поиском путей защиты нейронов спинного мозга от гибели после травмы, так и с возможностями их регенерации и восстановления проводимости нервных импульсов через зону травматического повреждения.

От чего необходимо защитить спинной мозг? Как ни странно, прежде всего от самого себя. В момент травмы, когда спинной мозг повреждается сломанным позвонком или ранящим снарядом, происходит безвозвратная гибель части нервных волокон и клеток. Одновременно, по еще не изученным до конца причинам, запускаются отсроченные, заранее запрограммированные в организме механизмы гибели клеток – так называемый апоптоз. Эта отсроченная гибель клеток происходит в течение длительного времени – до 3 месяцев, и не только в месте травмы, но и на расстоянии от нее. В результате часть клеток, которые не погибли в момент травмы, умирают значительно позже. Механизмы этого процесса изучают во всем мире. Сообщалось о некоторых результатах совместных исследований в области апоптоза, которые получены группой ученых из НИИ нейрохирургии РАМН, НИИ Мозга РАМН и Арканзасского университета медицинских исследований (США). Профессор А. Basnakjan обнаружил, что основой апоптоза является разрушение ядер клеток особыми ферментами – ДНКазами. Они способны разрезать ДНК хромосом и таким образом уничтожить клетку изнутри. В настоящее время идет поиск фактора, способного блокировать ДНКазы. Если он будет найден, то развитие апоптоза можно будет затормозить. Это, в свою очередь, позволит смягчить последствия травмы, сохранив столь необходимые для восстановления нервные волокна и клетки.

Говоря о ДНК, нельзя не сказать об интереснейших достижениях генной инженерии. В организме существуют вещества, которые способствуют росту клеток и их отростков. Они называются факторами роста. Продуцирует их сама клетка. Однако по завершении дифференцировки и формирования нейрона выработка этих факторов прекращается. Заставить клетку вновь начать продуцировать эти факторы удалось, добавляя в хромосому участок гена, отвечающего за их выработку. Но как доставить нужный ген в ядро клетки? Для этого используют вирусы, которые способны попасть в клетку практически беспрепятственно. Наиболее часто используют вирус герпеса или аденовирусы. Они, обладая сродством с нервными клетками, могут проникать в нервную ткань и переносить с собой нужные гены. В результате в настоящее время можно не только стимулировать выделение факторов роста, но и изменять клеточную функцию, подавлять апоптоз.

Все знают, что нервные клетки не восстанавливаются. Этот афоризм мы часто употребляем в повседневной жизни, не зная, что наука утверждает обратное. Высокоразвитая нервная система способна восстанавливаться, однако для этого необходимо создать особые условия. Несмотря на кажущуюся эффективность экспериментальных исследований, ожидаемых результатов у больных пока не получено. И связано это прежде всего со сложностью, разветвленностью механизмов, влияющих на рост и защиту нервных клеток. Представьте себе, что нервные клетки, которые жестко связаны с определенными мышцами, органами, вдруг бы начали самостоятельно давать отростки, устанавливать новые связи – это бы нарушило всю работу организма. Упрощенно говоря, вместо пальца руки начал бы двигаться палец ноги и т. п. Поэтому организм строго запрещает такие изменения в клетках, что, с другой стороны, приводит к печальным необратимым последствиям при повреждении спинного мозга и торможению его регенерации.

Еще в XVIII веке Спалланцани проводил опыты с пересечением хвоста ящерицы и наблюдал его повторный рост. Возможно, этот идеал восстановительной биологии не будет достигнут. Однако не так давно у человека вблизи желудочков головного и центрального канала спинного мозга обнаружили особые низкодифференцированные клетки, способные делиться, передвигаться и становиться клетками нервной системы. Подобные открытия вселяют определенную надежду на восстановление функции поврежденного спинного мозга.

К этому моменту в эксперименте у грызунов получен рост нервных волокон до 3 сантиметров! Это чрезвычайно значительное достижение. Например, при травме шейного отдела спинного мозга на уровне 5-го шейного позвонка больной не способен к самообслуживанию, а включение сегментов на уровне 6-го и 7-го шейных позвонков позволяет ему самостоятельно принимать пищу и даже управлять инвалидной коляской. Для этого требуется восстановить функцию лишь нескольких сантиметров спинного мозга.

Известно, что нервы руки или ноги, если их вовремя сшить, срастаются и функция конечностей восстанавливается. Но только врачи знают, что это не простое соединение двух концов: после операции должно произойти новое прорастание нервных волокон через место травмы, далее к мышцам и коже; и только тогда вновь появятся утраченные движения и чувствительность. В пересеченном спинном мозге этого не происходит. Поэтому долгое время ученые и врачи считали, что волокна спинного мозга не способны к росту, пока в 1980-е годы Aguayo не провел блестящие опыты, которые доказали обратное. Он соединил отрезком периферического нерва головной (ствол мозга) и спинной мозг. И через несколько недель обнаружил двустороннее прорастание нервных волокон в этом нерве: то есть нервные волокна спинного мозга способны расти. После этого ученые стали активно искать условия, способствующие их росту. Так, было обнаружено, что в составе миелина спинного мозга (вещество, служащее изолятором для нервных волокон, чтобы не произошло «короткого замыкания») имеются особые молекулы, тормозящие рост волокон. К некоторым из этих молекул уже получены антитела, которые улучшают прорастание нервных волокон. Следует понимать, что все описанные опыты проводятся, конечно, на животных, а исследования на человеке начнутся только после длительных лабораторных экспериментов.

Особые надежды возлагаются на возможности трансплантации. Для восстановления поврежденного участка спинного мозга и стимуляции его регенерации пересаживают самые разные вещества и клетки: эмбриональные клетки, стволовые клетки – которые еще «не решили, кем им стать»; обонятельные оболочечные глиальные клетки – они способны самостоятельно передвигаться и увлекать за собой растущие волокна; шванновские клетки – полученные из периферических нервов. При использовании этих технологий ученые сталкиваются с множеством трудностей. Например, этические вопросы пересадки ткани эмбриона. Подобные проблемы обсуждаются в парламентах многих стран, и согласие часто труднодостижимо. Выращивание стволовых клеток в лаборатории – очень сложный и дорогостоящий процесс. К сожалению, пока ни одна из техник клеточной пересадки не дала желаемого восстановления функции. Под микроскопом ученые наблюдают приживление клеток, появление отростков и связей со спинным мозгом хозяина, но функционального восстановления не происходит. Одной из причин этого является необходимость не просто создания новых нервных связей, но и их правильного пространственного положения, что в медицине выражается термином «соматотопический порядок». То есть волокна к ладони должны идти к ней, а не к пальцам, волокна к трицепсу должны соединиться с ним, а не с бицепсом и т. д.

В Университете Purdue, США, исследуют возможность имплантации к поврежденному спинному мозгу полиэтиленгликоля – вещества, широко используемого в косметологии. Обнаружено, что в первые минуты после травмы оно способно «залатать» трещины и разрывы в мембранах клеток, тем самым сохраняя возможность проводить импульсы. Возможно, подобные технологии станут доступны хирургам в будущем, когда в первые часы после травмы будет возможно буквально «чинить» поврежденные мембраны.

Очень эффектным оказался эксперимент Cheng и Olson (Швеция), которые после полного удаления части спинного мозга крысы соединили их отрезками периферического нерва. При этом соблюдали пространственную ориентацию нервных волокон: т. е. волокна, идущие к нижним лапам животного, через отрезки нервов соединяли с нервными клетками спинного мозга, которые связаны с этими лапами. Для фиксации имплантатов использовали биологический фибриновый клей, а для усиления роста волокон через пересаженные нервы применяли стимуляторы роста нервов. Как и в других подобных опытах, через несколько месяцев оценивали способность животных удерживать свой вес, активно передвигаться с помощью изначально парализованных лап. Эти функции просчитываются в баллах и суммируются. Часть животных достоверно увеличили свой «счет» по сравнению с контрольной группой. Однако другим исследователям повторить эти результаты не удалось.

Вообще перенос результатов, полученных на лабораторных животных, на человека крайне сложен. Например, у крыс и других животных в самом спинном мозге существует центр движений, который может способствовать восстановлению ходьбы; у человека найти такой центр ученые не могут.

В какой степени следует добиваться регенерации, т. е. прорастания, поврежденных волокон? Данные экспериментов и клинических наблюдений говорят о том, что достаточно сохранить несколько десятков процентов волокон спинного мозга, чтобы движения и чувствительность были удовлетворительными. К тому же при травме позвоночника и спинного мозга в большинстве случаев не происходит полного разрыва спинного мозга. Часть волокон сохраняет свою непрерывность, однако они теряют способность проводить нервные импульсы. Поэтому вторым большим направлением, кроме стимуляции регенерации волокон, является защита нервной ткани – нейропротекция.

Пока в арсенале медицины имеется только один метод защиты спинного мозга от повреждения – применение в первые 8 часов больших доз метилпреднизолона – искусственного гормона надпочечников. К сожалению, наше государство не может позволить себе обеспечить все бригады скорой медицинской помощи этим лекарством, которое, может быть, помогло бы сотням людей сохранить способность чувствовать, наслаждаться радостью движений.

Каким может быть лечение поврежденного спинного мозга в будущем? Безусловно, оно будет многокомпонентным. Значительные приоритеты сохранит хирургия и, вероятно, методики трансплантации и обработки поврежденной части спинного мозга. Это будет дополняться введением различных препаратов, в том числе и биологических (особых вирусов, антител и проч.).

Обязательно будут использовать методы активной реабилитации, то есть стимуляции сохраненных функций: возможно, ведущую роль получит разнообразная электростимуляция спинного мозга, нервов, мышц.

Проблема соотношения стоимость/эффективность подобного лечения будет возрастать. И, конечно, помогать проводить дорогостоящее лечение и эксперименты имеет возможность только государство.

В последние годы появились термины «восстановительная нейробиология» и «клеточная нейрохирургия» – это вкупе с достижениями науки и общества вселяет большие надежды и оптимизм врачам и сотням пациентов.