استفاده از تار عنکبوت و ابریشم برای ترمیم اعصاب محیطی

به نقل از نیواطلس، روش‌های کنونی برای ترمیم اعصاب آسیب‌دیده به فواصل کوتاه محدود می‌شوند، اما اکنون برای اولین بار، محققان دو نوع ابریشم را برای ایجاد یک روش زیست سازگار امیدوارکننده برای بازسازی اعصاب آسیب دیده در فواصل طولانی‌تر ترکیب کردند.

اعصاب محیطی پیام‌هایی را از مغز و نخاع به سایر بخش‌های بدن می‌فرستند تا برای مثال هنگام راه رفتن ماهیچه‌ها حرکت کنند یا مغز به شما اطلاع دهد که پاهایتان سرد است. اعصاب محیطی به راحتی آسیب می‌بینند و توانایی مغز برای برقراری ارتباط با عضلات و اندام‌ها مختل می‌شود.

درمان استاندارد برای ترمیم اعصاب محیطی آسیب دیده، اتوگرافت (autograft) است که در آن جراحان بخش آسیب دیده را جدا می‌کنند و آن را با یک عصب از سایر نقاط بدن جایگزین می‌کنند. عصب پیوندی از یک عصب حسی گرفته می‌شود که حس را به ناحیه‌ای از پوست که در آن داشتن احساس حیاتی نیست، منتقل می‌کند. اما میزان موفقیت پیوند‌های عصبی می‌تواند موفقیت‌آمیز باشد یا شکست بخورد.

هدایتگر‌های عصبی (nerve guides) که ساختار‌های لوله‌ای هستند که به دو انتهای عصب بریده شده بخیه می‌شوند تا شکاف را پر کنند، حدود ۳۰ سال است که وجود دارند. با این حال، آن‌ها فقط می‌توانند برای پر کردن شکاف‌های کوچک استفاده شوند.

در حال حاضر، هدایتگر‌های عصبی که مورد تایید سازمان غذا و داروی آمریکا هستند در فواصل کوتاه تا سه سانتی‌متر محدود شده است. فواصل طولانی‌تر نیازمند یک چارچوب داخلی هستند که پشتیبانی ساختاری و سلولی لازم را فراهم می‌کند.

محققان دانشگاه آکسفورد و دانشگاه پزشکی وین که با ترکیب دو نوع ابریشم طبیعی گرفته شده از کرم‌های ابریشم (Bombyx mori) و عنکبوت‌های گوی باف طلایی (Trichonephila edulis) یک هدایتگر عصبی برای بازسازی اعصاب در فواصل طولانی‌تر جدید ایجاد کرده‌اند.

مطالعات قبلی مزایای استفاده از ابریشم به عنوان یک ماده زیستی را نشان داده است. ابریشم از پروتئین‌های فیبروئین (fibroin) و سریسین (sericin) تشکیل شده است. هر دوی این ابریشم‌ها سازگار با محیط زیست، الاستیک و محکم هستند. مشخص شده است که فیبروئین ابریشم با افزایش تکثیر و رشد سلولی باعث التیام زخم می‌شود. ابریشم عنکبوت نیز دارای خواص مکانیکی قابل توجهی از جمله استحکام کششی و انعطاف پذیری بالا است.

برای اولین بار، محققان مشخصه‌های فیبروئین بازسازی شده‌ی ابریشم را با لوله‌ها و رشته‌های ابریشم طبیعی عنکبوت ترکیب کردند تا یک ساختار ابریشم در ابریشم ایجاد کنند.

دیواره این ساختار از فیبروین ابریشم کرم ابریشم ساخته شده و پر از الیاف ابریشم عنکبوت است که به عنوان یک ساختار هدایت کننده داخلی عمل می‌کند.

هدایتگر عصبی بر روی موش‌هایی که عصب سیاتیک راست آن‌ها قطع شده و شکافی ۱۰ میلی‌متری در آن ایجاد شده بود، آزمایش شدند. محققان دریافتند که اعصاب آسیب دیده با هدایتگر عصبی ابریشمی سازگار شده‌اند و این اعصاب در امتداد رشته‌های ابریشمی رشد کرده و با موفقیت دو انتهای بریده شده به هم وصل شده‌اند.

لورنز سملر (Lorenz Semmler)، نویسنده اصلی این مطالعه گفت: در مطالعه ما، مشخص شد که اعصاب محیطی زمانی که چنین رشته‌هایی از ابریشم ساخته می‌شوند به خوبی عمل می‌کنند و به نظر می‌رسد ابریشم عنکبوت برای هدایتگر‌ها مناسب‌تر است.

محققان همچنین درک بیشتری از ساختار مولکولی ابریشم به دست آوردند و دریافتند که تخلخل آن‌ها امکان تبادل مواد مغذی و مواد زائد را فراهم می‌کند که برای فرآیند بهبودی حیاتی است. علاوه بر این، سلول‌هایی که مسئول بازسازی عصبی هستند به هر دو نوع ابریشم می‌چسبند.

سملر گفت: به عنوان بخشی از این مطالعه، ما نه تنها در ترمیم عصب موفق بودیم، بلکه توانستیم اجزای فرآیند درمان را با جزئیات تجزیه و تحلیل کنیم.

استفاده از مواد طبیعی برای ایجاد هدایتگر‌های عصبی مزایای آشکاری نسبت به مواد مصنوعی دارد. ابریشم عنکبوت زیست تخریب پذیر است و در مدل‌های حیوانی پاسخ ایمنی بسیار کمی ایجاد می‌کند. ماهیت متخلخل ابریشم می‌تواند امکان ترکیب مولکول‌های فعال زیستی را برای ترویج بازسازی اعصاب در فواصل طولانی‌تر فراهم کند.

محققان امیدوارند که کشف آن‌ها راه را برای توسعه هدایتگر عصبی «خارجی» برای درمان آسیب‌های عصبی محیطی در انسان هموار کند.

این مطالعه در مجله «Advanced Healthcare Materials» منتشر شده است.