Neuraalsed tüvirakud

Eksperimentaalsed tõendid KNS-rakkude regeneratsiooni võimalikkuse kohta saadi palju varem kui embrüonaalsete tüvirakkude avastamine uuringutes, mis näitasid täiskasvanud rottide aju neokorteksis, hipokampuses ja haistmissibulates rakkude olemasolu, mis püüavad kinni 3H-tümidiini, st on võimelised valkude sünteesiks ja jagunemiseks. Eelmise sajandi 60. aastatel eeldati, et need rakud on neuronite eelkäijad ning osalevad otseselt õppimis- ja mäluprotsessides. Veidi hiljem avastati de novo moodustunud sünapside olemasolu neuronitel ja ilmusid esimesed tööd embrüonaalsete tüvirakkude kasutamise kohta neurogeneesi esilekutsumiseks in vitro. 20. sajandi lõpus viisid katsed ESC-de suunatud diferentseerimisega närvi eellasrakkudeks, dopamiinergilisteks ja serotonergilisteks neuroniteks imetajate närvirakkude regeneratsioonivõime klassikaliste ideede ümbervaatamisele. Arvukate uuringute tulemused on veenvalt tõestanud nii närvivõrkude restruktureerimise reaalsust kui ka neurogeneesi esinemist kogu imetaja organismi postnataalse eluea jooksul.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Närvisüsteemi tüvirakkude allikad

Inimese närvisüsteemi tüvirakud eraldatakse operatsioonide käigus külgmiste vatsakeste subventrikulaarses piirkonnas ja hipokampuse dentaatkeerus, mille rakud moodustavad kultuuris neurosfääre (närvisfääre) ning pärast viimaste hajutamist ja eelmoodustamist kõik kesknärvisüsteemi peamised rakutüübid või spetsiaalses keskkonnas uued mikrosfäärid. Embrüonaalse aju periventrikulaarsetest piirkondadest eraldatud dissotsieerunud koe suspensioonkultuurides tekivad samuti neurosfäärid.

Ebaküpsete ajurakkude markerite hulka kuuluvad nestiin, beeta-tubuliin III (neuronaalse liini marker), vimentiin, GFAP ja NCAM, mis identifitseeritakse immunotsütokeemiliselt monoklonaalsete antikehade abil. Nestiini (intermediaalne neurofilamentvalk tüüp IV) ekspresseeritakse multipotentsetes neuroektodermaalrakkudes. Seda valku kasutatakse multipotentsete neuroepiteliaalsete eellasrakkude identifitseerimiseks ja eraldamiseks KNS-ist, kasutades monoklonaalseid antikehi Rat-401, mis suudavad tuvastada kuni 95% närvitoru rakkudest roti embrüodes tiinuse üheteistkümnendal päeval. Nestiini ei ekspresseerita neuraalsete tüvirakkude diferentseerunud järglastel, kuid see esineb varajastes neuraalsetes eellasrakkudes, postmitootilistes neuronites ja varajastes neuroblastides. Seda markerit on kasutatud neuroepiteliaalsete eellasrakkude identifitseerimiseks ja tüvirakkude olemasolu tõestamiseks KNS-is. Vimentiini (intermediaalne neurofilamentvalk tüüp III) ekspresseeritakse neuraalsetes ja gliaalsetes eellasrakkudes, samuti neuronites, fibroblastides ja silelihasrakkudes. Seetõttu puudub mõlemal immunotsütokeemilisel markeril spetsiifilisus, mis on vajalik neuraalsete tüvirakkude ja eellasrakkude eraldi identifitseerimiseks. Beeta-tubuliin III määrab tüvirakkude diferentseerumise neuronaalse suuna, samas kui I tüüpi astrotsüüte identifitseeritakse GFAP ekspressiooni järgi ja oligodendrotsüüte ekspresseeritakse spetsiifiliselt galaktotserebrosiidi (Ga!C).

FGF2 ja EGF toimivad neuraalsete eellasrakkude mitogeenidena, toetades diferentseerumata eellasrakkude proliferatsiooni kultuuris koos neurosfääride moodustumisega. Neuraalsete tüvirakkude jagunemise kiirus suureneb märkimisväärselt nii FGF2 mõjul kui ka FGF2 + EGF kombinatsiooni kasutamisel. FGF2 proliferatiivset toimet vahendavad FGF2-R1 retseptorid. Hepariin suurendab FGF2 retseptori sidumisafiinsust ja tugevdab dramaatiliselt selle mitogeenset toimet neuroepiteliaalrakkudele. Embrüogeneesi algstaadiumis ekspresseeritakse FGF2 retseptoreid roti telentsefalonis, hilisemates etappides piirdub nende lokaliseerimine vatsakeste tsooniga. Postmitootiliste rakkude FGF2-R1 ekspressiooni haripunkt on täheldatav varajase neurogeneesi perioodi lõppedes. Telentsefaloni arengu algperioodi iseloomustab EGF-retseptori madal ekspressioonitase, peamiselt ventraalse piirkonna rakkudes. Embrüogeneesi hilisemates etappides suureneb EGF-R ekspressioon dorsaalses suunas. Näriliste ajus on EGF-il kõrge afiinsus transformeeriva kasvufaktori beeta retseptori (TGF-beeta-R) suhtes, millega see eelistatavalt seondub. Kaudseid tõendeid EGF-R funktsionaalse rolli kohta pakuvad andmed eesaju kortikaalse düsgeneesi kohta, mis ilmneb embrüogeneesi hilisemas perioodis ja postnataalses ontogeneesis, eesaju funktsiooni vähenemise, kortikaalsete rakkude surma ja hipokampuse ektoopia kohta EGF-retseptori geeni väljalülitusega hiirtel. Lisaks on TGF-α olemasolu toitainekeskkonnas neurosfääride moodustumiseks absoluutselt vajalik. Pärast kasvufaktorite eemaldamist konditsioneeritud keskkonnast lõpetavad rakud jagunemise ja läbivad spontaanse diferentseerumise neuronite, astrotsüütide ja oligodendroblastide moodustumisega.

Seda arvesse võttes viiakse dissotsieerunud tüvirakkude taasagregeerimine ja neurosfääride kultiveerimine läbi toitainekeskkonnas, mis sisaldab EGF-i ja aluselist FGF-i või FGF2-d, kuid ilma seerumit lisamata. On näidatud, et EGF indutseerib külgmiste vatsakeste subependümaalse tsooni tüvirakkude proliferatsiooni ning aluseline FGF soodustab küpse aju striatumi, hipokampuse, neokorteksi ja nägemisnärvi tüvirakkude proliferatsiooni. EGF-i ja aluselise FGF-i kombinatsioon on absoluutselt vajalik eesaju kolmanda ja neljanda vatsakese ependüümist, samuti rindkere ja nimmepiirkonna seljaaju seljaajukanalist eraldatud tüvirakkude aktiivseks proliferatsiooniks.

Pärast dissotsiatsiooni kultiveeritakse närvitüvirakkude suspensiooni plastnõudes või mitme süvendiga plaatidel ilma kleepuva substraadita, et suurendada moodustunud uute neurosfääride suurust, mis tavaliselt võtab umbes 3 nädalat. Neurosfääride mitmekordse hajutamise ja paljundamise meetod võimaldab saada piisava arvu multipotentsete tüvirakkude lineaarseid kloone intratserebraalseks siirdamiseks. See põhimõte on aluseks ka inimese embrüonaalsest ajust eraldatud tüvirakkude panga loomisele. Nende pikaajaline (mitme aasta jooksul) kloonimine võimaldab saada närvitüvirakkude stabiilseid liine, millest indutseeritud diferentseerumise käigus moodustuvad katehhoolaminergilised neuronid.

Kui neurosfääre ei hajutata ja kasvatata kleepuvatel substraatidel kasvufaktoriteta keskkonnas, hakkavad prolifereeruvad tüvirakud spontaanselt diferentseeruma, moodustades neuronaalseid ja gliaalseid eellasrakke, mis ekspresseerivad igat tüüpi närvirakkude markereid: MAP2, Tau-1, NSE, NeuN, beeta-tubuliin III (neuronid), GFAP (astrotsüüdid) ja CalC, 04 (oligodendrotsüüdid). Erinevalt hiire ja roti rakkudest moodustavad neuronid inimese närvitüvirakkude kultuurides üle 40% kõigist diferentseerunud rakkudest (närilistel 1–5%), kuid oligodendrotsüüte moodustub oluliselt vähem, mis on demüeliniseerivate haiguste rakuteraapia seisukohast väga oluline. Probleem lahendatakse B104 kultuurikeskkonna lisamisega, mis stimuleerib müeliini tootvate rakkude moodustumist.

Inimese embrüote ajust pärinevate närvirakkude eellasrakkude kultiveerimisel EGF-i, aluselist FGF-i ja LIF-i sisaldavas keskkonnas suureneb närvirakkude eellasrakkude arv 10 miljonit korda. In vitro laiendatud rakud säilitavad võime migreeruda ja diferentseeruda närvi- ja gliaalelementideks pärast siirdamist küpsete rottide ajju. In vivo on multipotentsete eellasrakkude jagunemiste arv aga piiratud. On korduvalt märgitud, et „täiskasvanud“ närvirakkude tüvirakkude Hayflicki piir (umbes 50 mitoosi) on isegi katses saavutamatu – neurosfääride kujul olevad rakud säilitavad oma omadused vaid 7 kuud ja alles pärast 8 passaaži. Arvatakse, et see on tingitud nende dispersioonimeetodite iseärasustest passaaži ajal (trüpsiniseerimine või mehaaniline toime), mis vähendab järsult rakkude proliferatiivset aktiivsust rakkudevaheliste kontaktide katkemise tõttu. Tõepoolest, kui dispersiooni asemel kasutatakse neurosfääride neljaks osaks jagamise meetodit, suureneb rakkude elujõulisus passaaži ajal märkimisväärselt. See meetod võimaldab inimese närvirakkude tüvirakke kultiveerida 300 päeva. Pärast seda perioodi kaotavad rakud aga mitootilise aktiivsuse ja degenereeruvad või sisenevad spontaanse diferentseerumise staadiumisse, kus moodustuvad neuronid ja astrotsüütided. Selle põhjal usub autor, et kultiveeritud närvirakkude tüvirakkude puhul on maksimaalne jagunemiste arv 30 mitoosi.

Kui inimese närvisüsteemi tüvirakke in vitro kultiveeritakse, moodustuvad valdavalt GABAergilised neuronid. Ilma eritingimusteta tekitavad närvisüsteemi eellasrakud dopamiinergilisi neuroneid (mis on Parkinsoni tõve rakuteraapia jaoks vajalikud) alles esimestel passaažidel, mille järel koosnevad kõik kultuuri neuronid eranditult GABAergilistest rakkudest. Närilistel põhjustavad IL-1 ja IL-11, samuti närvirakkude membraanide fragmendid LIF ja GDNF in vitro dopamiinergiliste neuronite indutseerimist. See metodoloogiline lähenemine on aga inimestel osutunud ebaõnnestunuks. Sellest hoolimata tekivad GABAergiliste neuronite intratserebraalsel siirdamisel in vivo mikrokeskkonna tegurite mõjul erinevate mediaatorite fenotüüpidega närvirakud.

Neurotroofsete faktorite kombinatsioonide otsingud näitasid, et FGF2 ja IL-1 indutseerivad dopamiinergiliste neuroblastide moodustumist, mis aga ei ole võimelised tootma dopamiinergilisi neuroneid. Hipokampuse tüvirakkude diferentseerumine ergastavateks glutamaatergilisteks ja inhibeerivateks GABA-ergilisteks neuroniteks toimub neurotrofiinide mõjul ning EGF ja IGF1 indutseerivad glutamaatergiliste ja GABA-ergiliste neuronite moodustumist inimese embrüote neuraalsetest eellasrakkudest. Retinoehappe ja neurotrofiin 3 (NT3) järjestikune lisamine kultuuri suurendab oluliselt küpsete aju hipokampuse tüvirakkude diferentseerumist erineva mediaatori iseloomuga neuroniteks, samas kui ajust pärineva neurotroofse faktori (BNDF), NT3 ja GDNF kombinatsioon võib toota püramiidneuroneid hipokampuse ja neokortikaalsetes kultuurides.

Seega näitavad arvukate uuringute tulemused, et esiteks on erinevatest ajustruktuuridest pärinevad tüvirakud lokaalsete spetsiifiliste koefaktorite mõjul võimelised in vivo diferentseeruma nendele struktuuridele omasteks neuronaalseteks fenotüüpideks. Teiseks võimaldab neuraalsete tüvirakkude sihipärane indutseeritud diferentseerumine in vitro eellasrakkude kloonimise abil saada spetsiifiliste fenotüüpiliste omadustega närvi- ja gliaalrakke intratserebraalseks siirdamiseks mitmesuguste ajupatoloogiate korral.

Pole kahtlustki, et embrüotest või täiskasvanud kesknärvisüsteemist eraldatud pluripotentseid tüvirakke võib pidada uute neuronite allikaks ja kasutada kliinikus neuroloogilise patoloogia raviks. Praktilise rakulise neurotransplantatsiooni arendamise peamiseks takistuseks on aga asjaolu, et enamik närvitüvirakke ei diferentseeru neuroniteks pärast implanteerimist küpse kesknärvisüsteemi mitteneurogeensetesse tsoonidesse. Selle takistuse ületamiseks pakutakse välja väga originaalne uuenduslik meetod, mis võimaldab in vitro saada inimese loote närvitüvirakkudest pärast siirdamist küpse roti kesknärvisüsteemi puhast neuronite populatsiooni. Autorid tõestavad, et selle meetodiga siirdatud rakkude diferentseerumine lõpeb kolinergilise fenotüübiga neuronite moodustumisega, mis on tingitud ümbritseva mikrokeskkonna tegurite mõjust. Kavandatud tehnoloogia pakub huvi uut tüüpi tüvirakkudel põhineva ravi väljatöötamise ja vigastuse või neurodegeneratiivse haiguse tõttu kahjustatud neuronite asendamise seisukohast, kuna kolinergilistel neuronitel on juhtiv roll motoorsete, mälu- ja õppimisfunktsioonide arendamisel. Eelkõige saab inimese tüvirakkudest eraldatud kolinergilisi neuroneid kasutada amüotroofse lateraalskleroosi või seljaaju vigastuste korral kaotatud motoorsete neuronite asendamiseks. Praegu puudub teave meetodite kohta, mille abil saaks mitogeeniga eelnevalt moodustunud tüvirakkude populatsioonist toota märkimisväärsel hulgal kolinergilisi neuroneid. Autorid pakuvad välja üsna lihtsa, kuid tõhusa meetodi mitogeeniga eelnevalt moodustunud primaarsete inimese embrüonaalsete neuraalsete tüvirakkude stimuleerimiseks, et need areneksid praktiliselt puhasteks neuroniteks pärast implanteerimist küpse roti kesknärvisüsteemi nii mitteneurogeensetesse kui ka neurogeensetesse tsoonidesse. Nende töö kõige olulisem tulemus on piisavalt suure hulga siiratud rakkude muundamine kolinergilisteks neuroniteks, kui need implanteeritakse keskmembraani ja seljaaju.

Lisaks pakutakse 8-nädalase inimese embrüonaalse ajukoore neuraalsete tüvirakkude in vitro eelformeerimiseks kolinergilisteks neuroniteks välja järgmiste troofiliste faktorite ja keemiliste elementide erinevaid kombinatsioone: rekombinantne aluseline FGF, EGF, LIF, hiire amino-terminaalne helipeptiid (Shh-N), trans-retinoehape, NGF, BDNF, NT3, NT4, looduslik laminiin ja hiire hepariin. Inimese neuraalsete tüvirakkude algset liini (K048) hoiti in vitro kaks aastat ja see talus 85 passaaži ilma proliferatiivsete ja diferentseerumisomaduste muutusteta, säilitades samal ajal normaalse diploidse karüotüübi. Passaažide 19–55 (nädalad 38–52) dispergeerimata neurosfäärid külvati polü-d-lüsiinile ja laminiinile ning seejärel töödeldi ülalmainitud faktoritega erinevates kontsentratsioonides, kombinatsioonides ja järjestustes. Aluselise FGF, hepariini ja laminiini (lühendatult FHL) kombinatsioon andis ainulaadse efekti. Pärast ühepäevast embrüonaalsete neuraalsete tüvirakkude kultiveerimist FHL söötmes koos Shh-N-iga (Shh-N + FHL kombinatsioon lühendis SFHL) või ilma selleta täheldati suurte tasapinnaliste rakkude kiiret proliferatsiooni. Kõik teised ühepäevased protokollid (näiteks aluseline FGF + laminiin) viisid seevastu spindlikujuliste rakkude piiratud radiaalsele levikule ja need rakud ei lahkunud neurosfääride südamikust. Pärast 6-päevast aktiveerimist ja järgnevat 10-päevast diferentseerumist B27-d sisaldavas keskkonnas tuvastati FHL-aktiveeritud sfääride servas suured multipolaarsed neuronitaolised rakud. Teistes protokollirühmades jäi enamik neuronitaolisi rakke väikeseks ja bipolaarseks või unipolaarseks. Immunotsütokeemiline analüüs näitas, et väikesed (< 20 μm) bipolaarsed või unipolaarsed rakud olid kas GABAergilised või glutamaatergilised, samas kui enamik FHL-aktiveeritud neurosfääride servas lokaliseerunud suuri multipolaarseid rakke olid kolinergilised, ekspresseerides kolinergilistele neuronitele iseloomulikke markereid (Islet-1 ja ChAT). Mõned neist neuronitest ekspresseerisid samaaegselt sünapsiin 1. Viie sõltumatu katseseeria tulemusena leidsid autorid, et ühekihiliste tsoonide rakkude kogupopulatsioon diferentseerus TuJ1+ neuroniteks 45,5% võrra, samas kui kolinergilised (ChAT^) neuronid moodustasid sama populatsiooni rakkudest vaid 27,8%. Pärast 10-päevast täiendavat diferentseerumist in vitro leiti lisaks kolinergilistele neuronitele FHL-aktiveeritud neurosfäärides märkimisväärne arv väikeseid neuroneid - glutamaatergilisi (6,3%), GABA-ergilisi (11,3%), samuti astrotsüütides (35,2%) ja nestin-positiivsetes rakkudes (18,9%). Teiste kasvufaktorite kombinatsioonide kasutamisel kolinergilised neuronid puudusid ning neurosfääride marginaalsed rakud moodustasid kas astrotsüüte või väikeseid glutamaatergilisi ja GABA-ergilisi neuroneid. Reserv- ja aktiivpotentsiaalide jälgimine täisrakulise plaastriklambri tehnika abil näitas, et pärast seitsmepäevast FHL-i aktiveerimist oli enamiku suurte polüpolaarsete rakkude puhkepotentsiaal aktsioonipotentsiaali puudumisel -29,0±2,0 mV. Kahe nädala pärast tõusis puhkepotentsiaal -63-ni.6±3,0 mV ja depolariseerivate voolude indutseerimise hetkel täheldati aktsioonipotentsiaale, mis blokeeriti 1 M tetrodotoksiiniga, mis näitab koliinergiliste ebaküpsete neuronite funktsionaalset aktiivsust.

Autorid tegid lisaks kindlaks, et FHL-i või SFHL-i aktiveerimine in vitro iseenesest ei põhjusta küpsete neuronite moodustumist ning püüdsid kindlaks teha, kas FHL- või SFHL-eelmoodustatud tüvirakud on võimelised diferentseeruma kolinergilisteks neuroniteks, kui need siirdatakse küpsete rottide kesknärvisüsteemi. Sel eesmärgil süstiti aktiveeritud rakke neurogeensesse tsooni (hipokampusesse) ja mitmesse mitteneurogeensesse tsooni, sealhulgas täiskasvanud rottide prefrontaalsesse korteksisse, keskmembraani ja seljaaju. Implanteeritud rakke jälgiti CAO-^^p vektori abil. On teada, et OCP märgistab nii rakulist ultrastruktuuri kui ka rakulisi protsesse (molekulaarsel tasandil) ilma lekketa ja seda saab otse visualiseerida. Lisaks säilitavad OCP-märgistatud neuraalsed tüvirakud neuronaalse ja gliaalse diferentseerumise profiili, mis on identne embrüonaalse aju transformeerimata tüvirakkudega.

^{Üks kuni kaks nädalat pärast 5 x 104} aktiveeritud ja märgistatud neuraalsete tüvirakkude implanteerimist leiti neid rottide seljaajust või ajus, kusjuures OCD+ rakud paiknesid peamiselt süstekoha lähedal. Migratsiooni- ja integratsiooniprotsesse täheldati juba üks kuu pärast siirdamist. Migratsioonipiirid varieerusid sõltuvalt süstekohast: prefrontaalsesse korteksisse süstimisel paiknesid OCD+ rakud süstekohast 0,4–2 mm kaugusel, samas kui keskmembraani, hipokampusse või seljaaju implanteerimisel migreerusid rakud palju pikematele vahemaadele – kuni 1–2 cm. Siiratud rakud lokaliseerusid kõrgelt organiseeritud KNS-i struktuurides, sealhulgas frontaalkorteksis, keskmembraanis, hipokampuses ja seljaajus. OCD-märgistatud neuronaalsed elemendid olid nähtavad juba esimesel nädalal pärast siirdamist, kusjuures nende arv suurenes oluliselt üks kuu pärast operatsiooni. Stereoloogiline analüüs näitas implanteeritud rakkude kõrgemat ellujäämismäära aju erinevates struktuurides võrreldes seljaajuga.

On teada, et täiskasvanud imetaja organismi enamikus kudedes säilib regionaalsete tüvirakkude populatsioon, mille transformatsiooni küpseteks rakkudeks reguleerivad spetsiifilised koefaktorid. Tüvirakkude proliferatsioon, eellasrakkude diferentseerumine ja antud ajustruktuurile spetsiifiliste neuronaalsete fenotüüpide moodustumine in vivo ekspresseerub embrüonaalses ajus palju suuremal määral, mida määrab kohaliku mikrokeskkonna morfogeneetiliste faktorite - neurotrofiinide BDNF, NGF, NT3, NT4/5 ja kasvufaktorite FGF2, TGF-a, IGF1, GNDF, PDGF - kõrge kontsentratsiooni olemasolu.

Kus asuvad närvisüsteemi tüvirakud?

On kindlaks tehtud, et neuraalsed tüvirakud ekspresseerivad gliaalset happelist fibrillaarset valku, mis neuraalse liini küpsete rakkude seas säilib ainult astrotsüütidel. Seega võivad astrotsüütilised rakud olla küpses KNS-is tüvirakkude reserv. Tõepoolest, haistmissibulates ja dentate gyrus'es on tuvastatud GFAP-positiivsetest eellasrakkudest pärinevaid neuroneid, mis on vastuolus traditsiooniliste arusaamadega radiaalse glia eellasrollist, mis ei ekspresseeri täiskasvanueas dentate gyrus'es GFAP-i. On võimalik, et KNS-is on kaks tüvirakkude populatsiooni.

Samuti jääb ebaselgeks tüvirakkude lokaliseerimise küsimus subventrikulaarses tsoonis. Mõnede autorite sõnul moodustavad ependümaalsed rakud kultuuris sfäärilisi kloone, mis ei ole tõelised neurosfäärid (nagu subependümaalsete rakkude kloonid), kuna nad on võimelised diferentseeruma ainult astrotsüütideks. Teisest küljest, pärast ependümaalsete rakkude fluorestsents- või viirusmärgistamist tuvastatakse marker subependümaalse kihi ja haistmissibulate rakkudes. Sellised märgistatud rakud moodustavad in vitro neurosfääre ja diferentseeruvad neuroniteks, astrotsüütideks ja oligodendrotsüütideks. Lisaks on näidatud, et umbes 5% ependüümi rakkudest ekspresseerivad tüvimarkereid - nestiini, Notch-1 ja Mussashi-1. Eeldatakse, et asümmeetrilise mitoosi mehhanism on seotud membraaniretseptori Notch-1 ebaühtlase jaotumisega, mille tagajärjel jääb viimane ependümaalses tsoonis lokaliseeritud tütarraku membraanile, samas kui subependümaalsesse kihti migreeruv emarakk jääb sellest retseptorist ilma. Sellest vaatenurgast võib subependümaalset tsooni pidada ependümaalse kihi tüvirakkudest moodustunud neuronite ja glia eellasrakkude kogujaks. Teiste autorite sõnul moodustuvad subventrikulaarse tsooni kaudaalsetes osades ainult gliaalrakud ning neurogeneesi allikaks on rostraal-lateraalse osa rakud. Kolmandas variandis antakse külgmiste vatsakeste subventrikulaarse tsooni eesmisele ja tagumisele osale samaväärne neurogeenne potentsiaal.

Kesknärvisüsteemi tüvireservi neljas korralduse variant tundub eelistatav, mille kohaselt subventrikulaarses tsoonis eristatakse kolme peamist tüüpi neuraalseid eellasrakke - A, B ja C. A-rakud ekspresseerivad varajasi neuronaalseid markereid (PSA-NCAM, TuJl) ja on ümbritsetud B-rakkudest, mis identifitseeritakse astrotsüütidena antigeenide ekspressiooni järgi. C-rakkudel, millel puuduvad neuronite või glia antigeensed omadused, on kõrge proliferatiivne aktiivsus. Autor on veenvalt tõestanud, et B-rakud on A-rakkude ja haistmissibulate de novo neuronite eelkäijad. Migratsiooni ajal on A-rakud ümbritsetud neuraalsete eellasrakkude ahelatega, mis erineb oluliselt postmitootiliste neuroblastide migratsioonimehhanismist mööda radiaalset gliat embrüonaalses ajus. Migratsioon lõpeb haistmissibulates nii A- kui ka B-rakkude mitootilise jagunemisega, mille derivaadid inkorporeeritakse granulaarsetesse rakukihtidesse ja aju haistmistsooni glomerulaarsesse kihti.

Arenevas embrüonaalses ajus puuduvad diferentseerunud ependümaalsed rakud ning vatsakeste seinad sisaldavad vatsakeste germinaalse ja subventrikulaarse tsooni prolifereeruvaid tüvirakke, kuhu migreeruvad primaarsed neuro- ja glioblastid. Selle põhjal usuvad mõned autorid, et küpse aju subependümaalne piirkond sisaldab redutseeritud embrüonaalset germinaalset närvikude, mis koosneb astrotsüütidest, neuroblastidest ja tuvastamata rakkudest. Tõelised närvi tüvirakud moodustavad vähem kui 1% külgmise vatsakese seina germinaalse tsooni rakkudest. Osaliselt sel põhjusel ja ka seoses andmetega, et subependümaalse tsooni astrotsüüdid on närvi tüvirakkude eelkäijad, ei ole välistatud astrotsütaarsete gliaalelementide transdiferentseerumise võimalus neuronaalsete fenotüüpiliste omaduste omandamisega.

Neuraalsete tüvirakkude lokaliseerimise probleemi lõpliku lahenduse leidmise peamiseks takistuseks in vivo on nende rakkude spetsiifiliste markerite puudumine. Sellest hoolimata on praktilisest vaatenurgast väga huvitavad teated, et närvilisi tüvirakke eraldati KNS-i piirkondadest, mis ei sisalda subependümaalseid tsoone - eesaju kolmandast ja neljandast vatsakesest, seljaaju rindkere- ja nimmepiirkonna seljaajukanalist. Eriti oluline on asjaolu, et seljaaju vigastus suurendab tsentraalse kanali ependümaalsete tüvirakkude proliferatsiooni, mille tulemusel moodustuvad eellasrakud, mis migreeruvad ja diferentseeruvad gliomesodermaalse armi astrotsüütideks. Lisaks leiti astro- ja oligodendrotsüütide eellasrakke ka täiskasvanud rottide vigastamata seljaajus.

Seega näitavad kirjanduse andmed veenvalt täiskasvanud imetajate, sealhulgas inimeste, kesknärvisüsteemis regionaalse tüvereservi olemasolu, mille regeneratiiv-plastiline võimekus on kahjuks võimeline tagama ainult füsioloogilise regeneratsiooni protsesse koos uute neuronaalsete võrgustike moodustumisega, kuid ei vasta reparatiivse regeneratsiooni vajadustele. See seab ülesandeks otsida võimalusi kesknärvisüsteemi tüveressursside suurendamiseks eksogeensete vahenditega, mis on lahendamatu ilma selge arusaamata kesknärvisüsteemi moodustumise mehhanismidest embrüonaalsel perioodil.

Tänapäeval teame, et embrüonaalse arengu käigus on neuraaltoru tüvirakud kolme rakutüübi - neuronite, astrotsüütide ja oligodendrotsüütide - allikaks ehk neuronid ja neuroglia pärinevad ühest eellasrakust. Ektodermi diferentseerumine neuraalsete eellasrakkude klastriteks algab bHLH perekonna proneuraalsete geenide produktide mõjul ning seda blokeerib Notchi perekonna geenide retseptori transmembraansete valguderivaatide ekspressioon, mis piirab neuraalsete eellasrakkude määramist ja varajast diferentseerumist. Notchi retseptorite ligandideks on omakorda naaberrakkude transmembraansed deltavalgud, mille rakuvälise domeeni tõttu toimuvad otsesed rakkudevahelised kontaktid tüvirakkude vahelise induktiivse interaktsiooniga.

Embrüonaalse neurogeneesi programmi edasine rakendamine pole vähem keeruline ja näib olevat liigispetsiifiline. Neuroksenotransplantatsiooni uuringute tulemused näitavad aga, et tüvirakkudel on väljendunud evolutsiooniline konservatiivsus, mille tõttu on inimese närvisüsteemi tüvirakud võimelised roti ajju siirdamisel migreeruma ja arenema.

On teada, et imetajate kesknärvisüsteemil on äärmiselt madal reparatiivse regeneratsiooni võime, mida iseloomustab see, et küpses ajus ei esine vigastuse tagajärjel surnud neuronite asendamiseks uute rakuliste elementide tekkimise märke. Neuroblastide siirdamise korral aga viimased mitte ainult ei siirdu, voha ja diferentseeru, vaid on ka võimelised integreeruma aju struktuuridesse ja funktsionaalselt asendama kaotatud neuroneid. Pühendunud neuronaalsete eellasrakkude siirdamisel oli terapeutiline efekt oluliselt nõrgem. Sellistel rakkudel on näidatud olevat madal migratsioonivõime. Lisaks ei reprodutseeri neuronaalsed eellasrakud närvivõrkude arhitektuuri ega ole funktsionaalselt integreeritud retsipiendi ajusse. Sellega seoses uuritakse aktiivselt reparatiivse-plastilise regeneratsiooni küsimusi mitteformeerunud multipotentsete närvitüvirakkude siirdamise ajal.

M. Aleksandrova jt (2001) uuringus olid katsete esimeses versioonis retsipientideks suguküpsed emased rotid ja doonoriteks 15-päevased embrüod. Retsipientidelt eemaldati aju kuklakoore osa ja selle õõnsusse siirdati mehaaniliselt suspendeeritud eeldatava embrüokoore kude, mis sisaldas vatsakeste ja subvatsakeste piirkondade multipotentseid tüvirakke. Katsete teises versioonis siirdati 9-nädalase inimese embrüo neuraalsed tüvirakud suguküpsete rottide ajju. Autorid eraldasid embrüonaalse aju periventrikulaarsest piirkonnast koetükid, asetasid need F-12 toitainekeskkonda ja said korduva pipeteerimise teel rakkude suspensiooni ning seejärel kultiveerisid neid spetsiaalses NPBM-keskkonnas, millele oli lisatud kasvufaktoreid - FGF, EGF ja NGF. Rakke kasvatati suspensioonkultuuris kuni neurosfääride moodustumiseni, mis dispergeeriti ja külvati uuesti kultuuri. Pärast 4 passaaži, mille kogukultiveerimisperiood oli 12-16 päeva, kasutati rakke siirdamiseks. Retsipientideks olid kümnepäevased rotikutsikud ja suguküpsed kahekuused Wistari rotid, kellele süstiti aju lateraalsesse vatsakesse 4 μl inimese närvitüvirakkude suspensiooni ilma immunosupressioonita. Töö tulemused näitasid, et roti ajukoore embrüonaalse anlage'i vatsakese ja subventrikulaarse tsooni dissotsieerunud rakud jätkasid oma arengut allotransplantatsiooni ajal küpsesse ajju, st diferentseerunud retsipiendiaju mikrokeskkonna tegurid ei blokeerinud embrüo närvitüvirakkude kasvu ja diferentseerumist. Siirdamise järgses varases staadiumis jätkasid multipotentsed rakud mitootilist jagunemist ja migreerusid aktiivselt siirdamispiirkonnast retsipiendiaju ajukoesse. Siiratud embrüonaalseid rakke, millel oli tohutu migratsioonipotentsiaal, leiti peaaegu kõigist retsipiendiaju ajukoore kihtidest mööda siirdamisrada ja valgeainest. Närvirakkude migratsioonitrakti pikkus oli alati oluliselt lühem (kuni 680 μm) kui gliaalelementidel (kuni 3 mm). Aju veresooned ja kiudstruktuurid toimisid astrotsüütide migratsiooni struktuurivektoritena, mida on täheldatud ka teistes uuringutes.

Varem arvati, et märgistatud astrotsüütide kogunemine retsipiendi ajukoore kahjustuse piirkonda võib olla seotud gliaalbarjääri moodustumisega siirdatud ja retsipiendi kudede vahel. Kompaktselt paiknevate rakkude siirdamise struktuuri uuring näitas aga, et nende tsütoarhitektuuri iseloomustab kaos, ilma siirdatud rakkude kihilise jaotuseta. Siirdatud neuronite korrapärasuse aste lähenes normaalsete ajukoore rakkude omale ainult siis, kui doonori ja retsipiendi kudede vahel puudus gliaalbarjäär. Vastasel juhul oli siirdatud rakkude struktuur atüüpiline ja neuronid ise olid hüpertroofiale allutatud. Siirdatud rakkude neuroimmunokeemilise tüpiseerimise abil leiti siirdatavates rakkudes inhibeerivaid GABA-ergilisi neuroneid ja tuvastati PARV, CALB ja NPY valkude ekspressioon. Järelikult säilivad küpses ajus mikrokeskkonnafaktorid, mis on võimelised toetama närvirakkude multipotentsete rakkude proliferatsiooni, migratsiooni ja spetsiifilist diferentseerumist.

9-nädalaste embrüote aju periventrikulaarsest piirkonnast eraldatud inimese tüvirakkude kultuuris leidsid M. Aleksandrova jt (2001) neljandas passaažis suure hulga nestin-positiivseid multipotentseid rakke, millest mõned olid juba läbinud in vitro diferentseerumise ja arenesid neuronaalse tüübi järgi, mis vastas teiste autorite uuringute tulemustele. Pärast siirdamist täiskasvanud rottide ajju jagunesid kultiveeritud inimese tüvirakud mitootiliselt ja migreerusid ksenogeense retsipientaju koesse. Rakkude siirdamisel täheldasid autorid kahte rakkude populatsiooni - väikest ja suuremat. Viimased migreerusid nii parenhüümis kui ka mööda retsipientaju kiudstruktuure ebaoluliste vahemaade taha - 300 μm piires. Migratsioonitee suurim ulatus (kuni 3 mm) oli iseloomulik väikestele rakkudele, millest mõned diferentseerusid astrotsüütideks, mis tehti kindlaks GFAP-i vastaste monoklonaalsete antikehade abil. Mõlemat tüüpi rakke leiti külgvatsakese seinast, mis näitab, et siiratud rakud sisenesid rostraalsesse migratsioonitrakti. Nii inimeste kui ka rottide närvisüsteemi tüvirakkude astrotsüütilised derivaadid migreerusid peamiselt retsipient-aju verekapillaaride ja kiudstruktuuride kaudu, mis langeb kokku teiste autorite andmetega.

Inimese tüvirakkude diferentseerumise analüüs in vivo, kasutades GFAP-i, CALB-i ja VIM-i vastaseid monoklonaalseid antikehi, näitas nii astrotsüütide kui ka neuronite moodustumist. Erinevalt roti siirdamisel kasutatud rakkudest olid paljud inimese tüvirakud vimentiini-positiivsed. Seetõttu ei toimunud mõned inimese multipotentsed rakud diferentseerumist. Samad autorid näitasid hiljem, et ilma immunosupressioonita siirdatud inimese närvisüsteemi tüvirakud jäävad roti ajus ellu 20 päeva pärast siirdamist, ilma et küpse aju gliaalelementide immuunsüsteemi agressiooni märke ilmneks.

On kindlaks tehtud, et isegi Drosophila neuraalsed tüvirakud siirduvad ja diferentseeruvad putukatest nii kaugel asuva taksoni nagu roti ajus. Autorite katse õigsuses on vaieldamatu: transgeensed Drosophila liinid sisaldasid inimese neurotroofsete faktorite NGF, GDNF, BDNF geene, mis olid sisestatud CaSper vektorisse Drosophila kuumašoki promootori alla, nii et imetajate kehatemperatuur kutsus automaatselt esile nende ekspressiooni. Autorid identifitseerisid Drosophila rakud bakteriaalse galaktosidaasi geeni produkti järgi, kasutades histokeemilist X-Gal värvimist. Lisaks selgus, et Drosophila neuraalsed tüvirakud reageerivad spetsiifiliselt inimese geenide poolt kodeeritud neurotroofsetele faktoritele: gdnf geeni sisaldava transgeense Drosophila liini rakkude ksenotransplanteerimisel suurenes türosiinhüdroksülaasi süntees selle diferentseeruvates neuraalsetes tüvirakkudes järsult ja ngf geeniga rakud tootsid aktiivselt atsetüülkoliinesteraasi. Ksenotransplantaat kutsus esile sarnaseid geenist sõltuvaid reaktsioone sellega koos siirdatud embrüonaalse närvikoe allotransplantatsioonil.

Kas see tähendab, et neuraalsete tüvirakkude spetsiifilist diferentseerumist indutseerivad liigi mittespetsiifilised neurotroofsed faktorid? Autorite tulemuste kohaselt avaldasid ksenotransplantaati tootvad neurotroofsed faktorid spetsiifilist mõju allotransplantaatide saatusele, mis antud juhul arenesid intensiivsemalt ja olid 2-3 korda suuremad kui allotransplantaadid, mis viidi ajju ilma ksenotransplantaatide lisamiseta. Järelikult on neurotrofiini geene sisaldavatel ksenotransplantaatidel, eriti inimese gliaalrakkudest pärinevat neurotroofset faktorit (GDNF) kodeerival geenil, liigi mittespetsiifiline mõju allotransplantaadi arengule, mis sarnaneb vastava neurotrofiini toimega. On teada, et GDNF suurendab dopamiinergiliste neuronite ellujäämist roti embrüonaalses keskajus ja suurendab nende rakkude dopamiini metabolismi ning indutseerib türosiinhüdroksülaas-positiivsete rakkude diferentseerumist, suurendades aksonite kasvu ja suurendades neuronaalsete rakkude suurust. Sarnaseid toimeid on täheldatud ka kultiveeritud roti keskaju dopamiinergilistes neuronites.

Inimese närvitüvirakkude aktiivset migratsiooni on täheldatud pärast ksenotransplantatsiooni küpsete rottide ajju. On teada, et närvitüvirakkude migratsiooni ja diferentseerumise protsessi kontrollib spetsiaalsete geenide komplekt. Migratsiooni initsiatsioonisignaali eellasrakule diferentseerumise alustamiseks annab c-ret protoonkogeeni valguprodukt koos GDNF-iga. Järgmine signaal pärineb mash-1 geenist, mis kontrollib rakkude arengutee valikut. Lisaks sõltub diferentseeruvate rakkude spetsiifiline reaktsioon ka tsiliaarse neurotroofse faktori α-retseptorist. Seega, arvestades ksenogeensete inimese närvitüvirakkude ja retsipientraku ajurakkude täiesti erinevat geneetilist koostist, on vaja tunnistada mitte ainult neurotroofsete faktorite liigimittespetsiifilisust, vaid ka närvitüvirakkude elementide spetsiifilise diferentseerumise eest vastutavate geenide kõrgeimat evolutsioonilist konservatiivsust.

Tulevik näitab, kas embrüonaalse neuromaterjali ksenotransplantatsioon on neurokirurgias võimalik müeliini sünteesi häiretest tingitud neurodegeneratiivsete patoloogiliste protsesside ravis, mida ravivad oligodendrotsüütide poolt. Seni on neurotransplantatsiooni kõige intensiivsemalt käsitletud küsimusi, mis on seotud allogeensete närvisüsteemi tüvirakkude saamisega embrüonaalsest või küpsest ajust kultuuris koos nende järgneva suunatud diferentseerimisega neuroblastideks või spetsialiseerunud neuroniteks.

Närvisüsteemi tüvirakkude siirdamine

Täiskasvanud organismi närvitüvirakkude proliferatsiooni ja diferentseerumise stimuleerimiseks saab siirata embrüonaalset närvikude. On võimalik, et allotransplantaadiga kaasa toodud embrüonaalse närvikoe tüvirakud võivad ise läbida proliferatsiooni ja diferentseerumise. On teada, et pärast seljaaju vigastust toimub närvijuhtide regeneratsioon kahjustatud aksonite pikenemise ja motoorsete neuronite kahjustamata jätkete aksonite külgsuunalise võrsestumise kaudu. Peamised tegurid, mis takistavad seljaaju regeneratsiooni, on sidekoe armi moodustumine kahjustuse piirkonnas, düstroofsed ja degeneratiivsed muutused tsentraalsetes neuronites, NGF-i puudulikkus ja müeliini lagunemissaaduste olemasolu kahjustuse piirkonnas. On näidatud, et erinevat tüüpi rakkude - täiskasvanud loomade istmikunärvi fragmentide, embrüonaalse kuklakoore, hipokampuse, seljaaju, Schwanni rakkude, astrotsüütide, mikrogliia, makrofaagide, fibroblastide - siirdamine kahjustatud seljaaju soodustab kahjustatud aksonite regeneratsiooni võrsestumise teel ja võimaldab äsja moodustunud aksonitel kasvada läbi seljaaju vigastustsooni. Eksperimentaalselt on tõestatud, et embrüonaalse närvikoe siirdamine seljaaju vigastuspiirkonda neurotroofsete faktorite toimel kiirendab kahjustatud aksonite kasvu, takistab gliaalarmi teket ning düstroofsete ja degeneratiivsete protsesside arengut tsentraalsetes neuronites, samal ajal kui siirdatud embrüonaalse närvikoe rakud jäävad seljaajus ellu, integreeruvad külgnevate kudedega ja soodustavad aksonite kasvu läbi vigastuspiirkonna dendriitsünapside moodustumisega seljaaju neuronitel.

See regeneratiiv-plastilise meditsiini valdkond on Ukrainas tänu V. I. Tsymbaljuki juhitud teadusrühma tööle kõige suurema arengu saavutanud. Esiteks on need eksperimentaalsed uuringud embrüonaalse närvikoe siirdamise efektiivsuse kohta seljaaju vigastuste korral. Perifeerse närvi autotransplantatsiooni ajal täheldasid autorid kõige ilmekamaid destruktiivseid muutusi distaalses õmblustsoonis, kus 30. päeval pärast operatsiooni need kombineeriti reparatiivsete protsessidega. Allotransplantatsiooni ajal iseloomustas implanteeritud närvi morfofunktsionaalset seisundit 30. päeval väljendunud häving koos rasvase degeneratsiooni ja amüloidoosiga fokaalse põletikulise lümfoidrakkude infiltratsiooni taustal, kus domineerisid Schwanni rakud atroofias. Embrüonaalse närvikoe siirdamine aitas seljaaju juhtivuse taastumisele suuremal määral kaasa, eriti loomadel, kellele tehti operatsioon esimese 24 tunni jooksul pärast vigastust: põletikuliste ja destruktiivsete protsesside intensiivsuse vähenemise taustal täheldati seljaaju neuronite valke sünteesivate ja energiat tootvate ultrastruktuuriliste elementide hüpertroofiat ja hüperplaasiat, oligodendrotsüütide hüpertroofiat ja hüperplaasiat, lihasaktsioonipotentsiaali amplituud taastus 50% ja impulsi juhtivuse kiirus 90%. Embrüonaalse närvikoe siirdamise efektiivsuse hindamisel sõltuvalt siirdamistsoonist leiti, et parimaid tulemusi täheldati siis, kui transplantaat viidi otse seljaaju vigastustsooni. Seljaaju täieliku transektsiooni korral oli embrüonaalse närvikoe siirdamine ebaefektiivne. Dünaamilised uuringud on näidanud, et embrüonaalse närvikoe siirdamise optimaalne aeg on esimesed 24 tundi pärast seljaaju vigastust, samas kui operatsiooni teostamist väljendunud sekundaarsete isheemiliste-põletikuliste muutuste perioodil, mis tekivad 2.-9. päeval pärast vigastust, tuleks pidada sobimatuks.

On teada, et raske traumaatiline ajukahjustus kutsub traumajärgse perioodi alg- ja vaheetapis esile lipiidide peroksüdatsiooni võimsa ja pikaajalise aktivatsiooni nii kahjustatud ajukoes kui ka kogu kehas ning häirib ka energiametabolismi protsesse vigastatud ajus. Nendes tingimustes soodustab embrüonaalse närvikoe siirdamine traumaatilise vigastuse piirkonda lipiidide peroksüdatsiooni protsesside stabiliseerumist ja suurendab aju ja kogu keha antioksüdantse süsteemi potentsiaali, tugevdades selle radikaalidevastast kaitset traumajärgse perioodi 35.–60. päeval. Samal perioodil pärast embrüonaalse närvikoe siirdamist normaliseeruvad ajus energiametabolismi ja oksüdatiivse fosforüülimise protsessid. Lisaks on näidatud, et esimesel päeval pärast eksperimentaalset traumaatilist ajukahjustust väheneb vigastatud poolkera koe impedants 30–37% ja kontralateraalse koe impedants 20%, mis näitab üldise ajuödeemi teket. Loomadel, kellele siirdati embrüonaalset närvikude, tekkis turse involutsioon oluliselt kiiremini – juba seitsmendal päeval ulatus vigastatud poolkera kudede keskmine impedantsi väärtus 97,8%-ni kontrolltasemest. Lisaks täheldati impedantsi väärtuste täielikku taastumist 30. päeval ainult loomadel, kellele siirdati embrüonaalset närvikude.

Mõnede neuronite surm ajus pärast rasket kraniotserebraalset vigastust on üks peamisi traumajärgsete tüsistuste põhjuseid. Keskaju ja medulla oblongata integreerivate dopamiinergiliste ja noradrenergiliste süsteemide neuronid on vigastuste suhtes eriti tundlikud. Dopamiini taseme langus striopallidaalses kompleksis ja ajukoores suurendab oluliselt motoorsete ja vaimsete häirete, epileptiformsete seisundite tekkeriski ning dopamiini tootmise vähenemine hüpotalamuses võib olla paljude vegetatiivsete ja somaatiliste häirete põhjuseks, mida täheldatakse traumajärgse perioodi lõpus. Eksperimentaalse kraniotserebraalse vigastusega läbi viidud uuringute tulemused näitavad, et embrüonaalse närvikoe siirdamine aitab taastada dopamiini taset vigastatud ajupoolkeras, dopamiini ja norepinefriini taset hüpotalamuses ning suurendada norepinefriini ja dopamiini taset keskajus ja medulla oblongatas. Lisaks normaliseerub katseloomade aju vigastatud poolkerasse embrüonaalse närvikoe siirdamise tulemusena fosfolipiidide protsentuaalne suhe ja suureneb rasvhapete sisaldus (C16:0, C17:0, C17:1, C18:0, C18:1 + C18:2, C20:3 + C20:4, C20:5).

Need andmed kinnitavad siirdatud embrüonaalse närvikoe regeneratiivsete-plastiliste protsesside stimuleerimist ja näitavad siirdamise reparatiivset-troofilist mõju retsipiendi ajule tervikuna.

Ukraina Meditsiiniteaduste Akadeemia A. P. Romodanovi nimelise Neurokirurgia Instituudi töötajate kliiniline kogemus embrüonaalse närvikoe siirdamisel tserebraalparalüüsi korral, mis on äärmiselt keeruline patoloogia, millega kaasneb raske motoorne düsfunktsioon, väärib eraldi tähelepanu. Tserebraalparalüüsi kliinilised vormid sõltuvad lihastoonuse reguleerimise ja motoorsete stereotüüpide tekke eest vastutavate integraalsete struktuuride kahjustuse tasemest. Praegu on piisavalt tõendeid selle kohta, et striopallidaal-talamokortikaalse motoorse kontrollsüsteemi patoloogilised muutused mängivad olulist rolli motoorse funktsiooni ja lihastoonuse häiretes. Selle süsteemi striopallidaalne lüli täidab kontrollfunktsiooni nigrostriataalse dopamiini tootmise kaudu. Otsene rada talamokortikaalse kontrolli rakendamiseks algab putameni neuronitest, seda vahendavad gamma-aminovõihape (GABA) ja substantia P ning see projitseeritakse otse globus pallidus sisemise segmendi ja mustainesse. Kaudne rada, mille toime realiseerub GABA ja enkefaliini osalusel, pärineb putameni neuronitest ja mõjutab basaalganglionide tuumasid ühenduste jada kaudu, mis hõlmab globus pallidus'e välist segmenti ja subtalamuse tuuma. Otsese raja juhtivuse häired põhjustavad hüpokineesiat, kaudse raja struktuuride juhtivuse vähenemine aga hüperkineesiat koos vastavate lihastoonuse muutustega. GABAergiliste juhtivusradade terviklikkus motoorse juhtimissüsteemi erinevatel tasanditel ja dopamiinergiliste ühenduste integratsioon putameni tasandil on talamokortikaalsete interaktsioonide reguleerimiseks hädavajalik. Motoorse patoloogia kõige levinum ilming tserebraalparalüüsi erinevates vormides on lihastoonuse rikkumine ja sellega tihedalt seotud reflekslihaste aktiivsuse muutus.

Embrüonaalse närvikoe siirdamine tserebraalparalüüsi korral nõuab aju struktuuride kahjustuse olemuse põhjalikku analüüsi. Subarahnoidaalses tserebrospinaalvedelikus sisalduva dopamiini ja GABA taseme määramise põhjal kirjeldasid autorid funktsionaalsete aju struktuuride integratsiooni häirete taset, mis võimaldas kirurgilise sekkumise tulemusi objektiivselt hinnata ja korduvaid neurotransplantaate korrigeerida. Embrüonaalne närvikude (9-nädalase embrüo abordimaterjal) siirdati ajupoolkerade prekentraaliliste konvolutsioonide ajukoore parenhüümi, sõltuvalt atroofiliste muutuste raskusastmest. Postoperatiivsel perioodil ei täheldatud tüsistusi ega patsientide seisundi halvenemist. Positiivset dünaamikat täheldati 63%-l spastilise vormiga patsientidest, 82%-l atoonilise-esteetilise vormiga lastest ja ainult 24%-l haiguse segavormiga patsientidest. Tuvastati neurospetsiifiliste valkude vastaste autoantikehade olemasoluga kaasnenud kõrge neurosensibiliseerumise negatiivne mõju operatsiooni tulemustele. Embrüonaalse närvikoe siirdamine osutus ebaefektiivseks 8–10-aastastel ja vanematel patsientidel, samuti raske hüperkineetilise sündroomi ja epilepsia korral. Kliiniliselt avaldus embrüonaalse närvikoe siirdamise efektiivsus tserebraalparalüüsi spastiliste vormidega patsientidel uute statomotoorsete oskuste ja tahteliste liigutuste tekkes koos patoloogilise motoorse stereotüübi korrigeerimisega ning spastilisuse, patoloogiliste kehahoiakute ja hoiakute astme vähenemisega. Autorid usuvad, et embrüonaalse närvikoe siirdamise positiivne mõju tuleneb normaliseerivast mõjust posturaalse toonuse ja tahteliste liigutuste regulatsioonis osalevate supraspinaalsete struktuuride funktsionaalsele aktiivsusele. Samal ajal kaasneb embrüonaalse närvikoe siirdamise positiivsete kliiniliste mõjudega neurotransmitterite sisalduse vähenemine subarahnoidaalses tserebrospinaalvedelikus, mis näitab kahjustatud ajustruktuuride integraalsete interaktsioonide taastumist.

On veel üks raske neuroloogilise patoloogia vorm - apalliline sündroom, mille ravimise probleem pole kahjuks kaugeltki lahendatud. Apalliline sündroom on polüetioloogiline subakuutne või krooniline seisund, mis tekib kesknärvisüsteemi (peamiselt ajukoore) raskete orgaaniliste kahjustuste tagajärjel ja mida iseloomustab panapraksia ja panagnosia teke aju limbilise-retikulaarse kompleksi segmentaal-tüvilõikude ja moodustiste suhteliselt säilinud funktsiooniga. Jälgimisuuringud (1 aastast kuni 3 aastani) on näidanud, et apalliline sündroom ei ole lastel närvisüsteemi püsiva kahjustuse lõplik diagnoos, vaid see muundub kas orgaaniliseks dementsuseks või krooniliseks vegetatiivseks seisundiks. Ukraina Meditsiiniteaduste Akadeemia A.P. Romodanovi nimelise Neurokirurgia Instituudi taastava neurokirurgia osakonnas tehti 21 apallilise sündroomi tagajärgedega patsiendile embrüonaalse närvikoe siirdamine. Üldnarkoosis tehti kroonpuuriga auk kompuutertomograafia või magnetresonantstomograafia abil ilmnenud kõige ilmekamate atroofiliste muutuste piirkonda ning halli või valge aine difuusse atroofia korral viidi transplantaat aju pretsentraalsesse ja tsentraalsesse keerrisse. Pärast dura mater'i avamist implanteeriti spetsiaalse seadme abil ajukooresiseselt 8-9-nädalaste embrüote sensomotoorse ajukoore koetükid. Implanteeritud koeproovide arv oli vahemikus 4 kuni 10, mis määrati augu suuruse ja ajuaine lokaalsete muutuste suuruse järgi. Erinevalt teist tüüpi patoloogiatest püüdsid autorid apallilise sündroomi puhul implanteerida võimalikult palju embrüonaalset kude aju kõige ligipääsetavamatesse piirkondadesse. Dura mater õmmeldi kinni ja tehti kolju defekti plastiline kirurgia. Operatsiooni käigus ilmnesid kõigil patsientidel olulised muutused nii ajukoores (atroofia, konvolutsioonide puudumine, ajukoe värvuse ja pulsatsiooni muutus) kui ka ajukelmetes (dura mater'i paksenemine, arahnoidaalmembraani oluline paksenemine koos oma veresoonte olemasoluga, membraanide sulandumine alusajukesega). Need muutused olid rohkem väljendunud patsientidel, kellel oli anamneesis põletikuline ajukahjustus. Kesknärvisüsteemi hüpoksiat läbinud patsientidel domineerisid difuussed atroofilised muutused ajukoes, eriti ajukoores, koos subarahnoidaalruumi suurenemisega, ilma ajukelmete oluliste muutusteta. Pooltel patsientidest oli suurenenud pehmete kudede, luude ja ajukoe verejooks. Pärast operatsioone paranes seisund kuue kuu kuni kolme aasta jooksul 16 patsiendil ja jäi muutumatuks viiel patsiendil. Positiivset dünaamikat täheldati nii motoorses kui ka vaimses sfääris. Lihastoonus vähenes kümnel patsiendil, 11 patsiendil suurenes motoorne aktiivsus (parees vähenes,liigutuste koordinatsioon paranes), viiel lapsel suurenes ülemiste jäsemete manipuleerimisvõime märkimisväärselt. Neljal patsiendil vähenes epilepsiahoogude sagedus ja raskusaste ning ühel lapsel ei esinenud kogu operatsioonijärgse vaatlusperioodi jooksul üldse krampe. Kahel lapsel vähenes agressiivsus, kahel raske bulbaarse häirega patsiendil paranes neelamisakt, kaks last suutsid juba 2 nädalat pärast operatsiooni iseseisvalt närida. Täheldati vaimsete häirete raskusastme vähenemist, üheksa last muutusid pärast operatsiooni rahulikumaks, seitsmel patsiendil paranesid uni ja tähelepanu. Kolm apallilise sündroomi tagajärgedega patsienti hakkasid oma vanemaid ära tundma, üks - juhiseid järgima, kaks - sõnu hääldama, kolmel vähenes düsartria aste. Autorid märgivad, et patsientide seisundi märgatav paranemine algab 2 kuud pärast operatsiooni, saavutab maksimumi 5-6 kuu pärast, seejärel paranemise tempo aeglustub ja aasta lõpuks stabiliseerub protsess 50% patsientidest. Neurotransplantatsiooni positiivne mõju oli aluseks korduvale operatsioonile kuuel patsiendil, kellel esinesid apallilise sündroomi tagajärjed, kuid aju teises poolkeras. Teise siirdamise tehnika ja meetodid olid identsed esimese operatsiooniga, kuid teise operatsiooni kliiniline efekt oli madalam, kuigi pärast esimest ega teist kirurgilist sekkumist ei tekkinud tõsiseid tüsistusi. Autorite sõnul on neurotransplantatsiooni terapeutilise toime mehhanism seotud siirdatud embrüonaalse närvikoe neurotroofse toimega, mis sisaldab suures koguses kasvu-, hormonaalseid ja muid bioloogiliselt aktiivseid aineid, mis stimuleerivad kahjustatud neuronite taastumist ja retsipiendi ajukoe plastilist reorganiseerumist. Samuti on võimalik aktiveeriv toime närvirakkude aktiivsusele, mis varem olid morfoloogiliselt säilinud, kuid haiguse tõttu kaotasid oma funktsionaalse aktiivsuse. Just kiire neurotroofne toime võib selgitada bulbaarsete funktsioonide paranemist mõnedel lastel juba esimese või teise nädala lõpus pärast operatsiooni. Eeldatakse, et lisaks sellele tekivad kolmandaks või neljandaks kuuks siirdatud ja peremeesorganismi aju vahel morfofunktsionaalsed ühendused, mille kaudu neurotransplantaat asendab surnud ajurakkude funktsioone, mis on substraat nii patsientide motoorsete kui ka vaimsete funktsioonide parandamiseks. Kaks last suutsid iseseisvalt närida juba 2 nädalat pärast operatsiooni. Täheldati vaimsete häirete raskusastme vähenemist, üheksa last muutusid pärast operatsiooni rahulikumaks, seitsmel patsiendil paranes uni ja tähelepanu. Kolm apallilise sündroomi tagajärgedega patsienti hakkasid oma vanemaid ära tundma, üks - juhiseid järgima, kaks - sõnu hääldama.kolmel vähenes düsartria aste. Autorid märgivad, et patsientide seisundi märgatav paranemine algab 2 kuud pärast operatsiooni, saavutab maksimumi 5-6 kuuga, seejärel paranemiskiirus aeglustub ja aasta lõpuks stabiliseerub protsess 50% patsientidest. Neurotransplantatsiooni positiivne mõju oli aluseks korduvale operatsioonile kuuel patsiendil, kellel esinesid apallilise sündroomi tagajärjed, kuid aju teisel poolkeral. Teise siirdamise tehnika ja meetod olid identsed esimese operatsiooniga, kuid teise operatsiooni kliiniline efekt oli madalam, kuigi pärast esimest ega teist kirurgilist sekkumist ei esinenud tõsiseid tüsistusi. Autorite sõnul on neurotransplantatsiooni terapeutilise toime mehhanism seotud siirdatud embrüonaalse närvikoe neurotroofse toimega, mis sisaldab suurt hulka kasvu-, hormonaalseid ja muid bioloogiliselt aktiivseid aineid, mis stimuleerivad kahjustatud neuronite taastumist ja retsipiendi ajukoe plastilist reorganiseerimist. Samuti on võimalik aktiveeriv toime närvirakkude aktiivsusele, mis olid varem morfoloogiliselt säilinud, kuid haiguse tõttu kaotasid oma funktsionaalse aktiivsuse. Just kiire neurotroofne efekt võib selgitada bulbaarsete funktsioonide paranemist mõnedel lastel juba esimese või teise nädala lõpus pärast operatsiooni. Eeldatakse, et koos sellega tekivad kolmandaks või neljandaks kuuks siirdatud ja peremeesorganismi aju vahel morfofunktsionaalsed ühendused, mille kaudu neurotransplantaat asendab surnud ajurakkude funktsioone, mis on substraat nii patsientide motoorsete kui ka vaimsete funktsioonide parandamiseks. Kaks last suutsid iseseisvalt närida juba 2 nädalat pärast operatsiooni. Täheldati vaimsete häirete raskusastme vähenemist, üheksa last muutusid pärast operatsiooni rahulikumaks, seitsmel patsiendil paranes uni ja tähelepanu. Kolm apallilise sündroomi tagajärgedega patsienti hakkasid oma vanemaid ära tundma, üks - juhiseid järgima, kaks - sõnu hääldama, kolmel vähenes düsartria aste. Autorid märgivad, et patsientide seisundi märgatav paranemine algab 2 kuud pärast operatsiooni, saavutab maksimumi 5-6 kuu pärast, seejärel paranemise tempo aeglustub ja aasta lõpuks stabiliseerub protsess 50% patsientidest. Neurotransplantatsiooni positiivne mõju oli aluseks korduvale operatsioonile kuuel patsiendil, kellel esinesid apallilise sündroomi tagajärjed, kuid aju teises poolkeras. Teise siirdamise tehnika ja meetod olid identsed esimese operatsiooni omadega, kuid teise operatsiooni kliiniline efekt oli madalam, kuigi pärast esimest ega teist kirurgilist sekkumist tõsiseid tüsistusi ei esinenud. Autorite sõnul,Neurotransplantatsiooni terapeutilise toime mehhanism on seotud siirdatud embrüonaalse närvikoe neurotroofse toimega, mis sisaldab suures koguses kasvu-, hormonaalseid ja muid bioloogiliselt aktiivseid aineid, mis stimuleerivad kahjustatud neuronite taastumist ja retsipiendi ajukoe plastilist reorganiseerumist. Võimalik on ka aktiveeriv toime närvirakkude aktiivsusele, mis varem olid morfoloogiliselt säilinud, kuid haiguse tõttu kaotasid oma funktsionaalse aktiivsuse. Just kiire neurotroofne toime võib selgitada bulbaarsete funktsioonide paranemist mõnedel lastel juba esimese või teise nädala lõpus pärast operatsiooni. Eeldatakse, et koos sellega kolmandaks või neljandaks kuuks tekivad siirdatud ja peremeesorganismi aju vahel morfofunktsionaalsed ühendused, mille kaudu neurotransplantaat asendab surnud ajurakkude funktsioone, mis on substraat patsientide nii motoorsete kui ka vaimsete funktsioonide parandamiseks, kuigi pärast esimest ega teist kirurgilist sekkumist tõsiseid tüsistusi ei tekkinud. Autorite sõnul on neurotransplantatsiooni terapeutilise toime mehhanism seotud siirdatud embrüonaalse närvikoe neurotroofse toimega, mis sisaldab suures koguses kasvu-, hormonaalseid ja muid bioloogiliselt aktiivseid aineid, mis stimuleerivad kahjustatud neuronite taastumist ja retsipiendi ajukoe plastilist reorganiseerumist. Võimalik on ka aktiveeriv toime närvirakkude aktiivsusele, mis varem olid morfoloogiliselt säilinud, kuid haiguse tõttu kaotasid oma funktsionaalse aktiivsuse. Just kiire neurotroofne toime võib selgitada bulbaarsete funktsioonide paranemist mõnedel lastel juba esimese või teise nädala lõpus pärast operatsiooni. Eeldatakse, et koos sellega tekivad kolmandaks või neljandaks kuuks siirdatud ja peremeesorganismi aju vahel morfofunktsionaalsed ühendused, mille kaudu neurotransplantaat asendab surnud ajurakkude funktsioone, mis on substraat nii patsientide motoorsete kui ka vaimsete funktsioonide parandamiseks, kuigi tõsiseid tüsistusi ei tekkinud ei esimese ega teise kirurgilise sekkumise järel. Autorite sõnul on neurotransplantatsiooni terapeutilise toime mehhanism seotud siirdatud embrüonaalse närvikoe neurotroofse toimega, mis sisaldab suures koguses kasvu-, hormonaalseid ja teisi bioloogiliselt aktiivseid aineid, mis stimuleerivad kahjustatud neuronite taastumist ja retsipiendi ajukoe plastilist reorganiseerumist. Samuti on võimalik aktiveeriv toime närvirakkude aktiivsusele, mis varem olid morfoloogiliselt säilinud, kuid haiguse tõttu kaotasid oma funktsionaalse aktiivsuse.Just kiire neurotroofne efekt võib seletada bulbaarsete funktsioonide paranemist mõnedel lastel juba esimese või teise nädala lõpus pärast operatsiooni. Eeldatakse, et koos sellega tekivad kolmandaks või neljandaks kuuks siirdatud aju ja peremeesorganismi aju vahel morfofunktsionaalsed ühendused, mille kaudu neurotransplantaat asendab surnud ajurakkude funktsioone, mis on substraat patsientide nii motoorsete kui ka vaimsete funktsioonide parandamiseks.

Eksperimentaalselt uuriti embrüonaalse närvikoe siirdamise mõju neuronitevaheliste ühenduste reorganiseerimisele. Autorid uurisid intermodulaarsete aksonaalsete ühenduste taastumise mustreid ajukoore mehaanilise kahjustuse piirkonnas embrüonaalse närvikoe siirdamisega ja ilma selleta, kasutades fluorestseeruvat lipofiilset märgist DIL (1,1-dioktadetsüül-3,3,33'-tetrametüülindokarbotsüaniinperkloraat) ja konfokaalset laserskaneerimist. Leiti, et embrüonaalse närvikoe viimine kahjustuspiirkonda tagab aksonite kasvu, mis pärast siirdamisest läbimist ühenduvad külgneva ajukoega, samas kui ilma embrüonaalse närvikoe siirdamiseta on kahjustuspiirkond kasvavate aksonite jaoks ületamatu takistus. Käesolevas töös viidi läbi embrüonaalse (15.-17. tiinuspäev) neokorteksi siirdamine. Autorite saadud tulemused on täiendavaks tõendiks embrüonaalse närvikoe siirdamise aktiivsest mõjust ajukoore naaberstruktuuriliste ja funktsionaalsete moodulite neuronitevaheliste suhete traumajärgsele reorganiseerimisele. Embrüonaalse närvikoe siirdamine taastab osaliselt ajukoore kahjustatud piirkondade vahelised ühendused, luues soodsad tingimused aksonite kasvuks siirdatud neurotroofsete faktorite toimepiirkonnas. Sellise efekti olemasolu on eksperimentaalselt tõestatud ja seda käsitletakse kirjanduses kui tõendit suguküpsete loomade kahjustatud aju kõrgest plastilise võimekusest. Sellega seoses peetakse rakkude siirdamist praegu optimaalseks terapeutiliseks strateegiaks kahjustatud inimese kesknärvisüsteemi funktsiooni taastamiseks.

Autorite saadud andmed aju embrüonaalse närvikoe kasutamise efektiivsuse kohta eksogeense siirdamiskeskkonnana aksonite kasvuks kinnitavad sihipärase kommunikatsiooniühenduste loomise väljavaateid aju tervete külgnevate piirkondade vahel. Töö närvikoe siirdamise mõju uurimiseks kesknärvisüsteemi funktsionaalsete parameetrite dünaamikale tundub asjakohane. Töö eesmärk oli uurida embrüonaalse locus coeruleus'e (LC) siirdamise mõju LC neuronite morfofunktsionaalsetele näitajatele ja retsipientide lokomotoorsele aktiivsusele. Retsipientideks olid emased Wistari rotid ja doonoriteks sama liini rottide 18-päevased embrüod. Embrüonaalse LC siirdamine viidi läbi aju kolmanda vatsakese õõnsusse. Histoloogiliselt tuvastati transplantaadi kinnitumine 75%-l retsipientloomadest. Siirdamise juhtudel oli transplantaat vatsakese seina lähedal, täites 1/5-2/5 selle valendikust, ja oli elujõuline. 1 ja 6 kuud pärast operatsiooni esindas siirdatud närvikude oma morfoloogiliste omaduste järgi struktuure, mis oleksid tekkinud nende normaalse ontogeneetilise arengu käigus, st LC struktuure. Autorite saadud andmed näitavad, et loomadel, kellele siirdati embrüonaalne LC anlage, muutub dünaamiline aktiivsus ja suureneb LC rakkude tuumade kromatiini maatriksi aktiivsus. Selle tulemusel intensiivistub nende endi LC neuronite aktiivsus, kuid ka siirdatud transplantaat on funktsionaalselt aktiivne. On teada, et keskaju nn lokomotoorne piirkond langeb praktiliselt kokku LC lokaliseerimisega. Autorid usuvad, et retsipientrottide motoorse aktiivsuse muutuse aluseks on nii nende endi kui ka siirdatud LC rakkude aktiveerimine suure hulga norepinefriini vabanemisega, sealhulgas seljaaju segmentides. Seega eeldatakse, et motoorse aktiivsuse suurenemine LC siirdamise tingimustes loomade tervesse ajju on tingitud funktsionaalselt aktiivse transplantaadi olemasolust, mis on integreeritud retsipientide aju ja aitab kaasa rottide lokomotoorse aktiivsuse aktiveerimisele.

Lisaks näidati, et siirdatud neokorteksi ja seljaaju embrüonaalsete rudimentide neuroepiteliaalrakud jäävad ellu ja diferentseeruvad neuroblastideks, noorteks ja küpseteks neuroniteks 1-2 kuu jooksul pärast siirdamist küpsete rottide kahjustatud istmikunärvi. Rottide neokorteksi ja seljaaju embrüonaalsete rudimentide NADPH-positiivsete neuronite arengudünaamika uurimisel heterotoopsetes allotransplantaatides (15-päevane roti embrüo) ilmnes retsipientrottide istmikunärvi pikilõigetel 70–80% neurotransplantaatide siirdumine, mis sõltus vaatlusperioodist. Ümarate heledate tuumade ja ühe või kahe nukleooliga uni- ja bipolaarsed neuroblastid hakkasid transplantaatides nädal pärast operatsiooni moodustuma, millega kaasnes klastrite moodustumine. Autoritel ei õnnestunud neuroblastide hulgas tuvastada NADPH-diaforaasi (NADPH-d) sisaldavaid rakke. 7 päeva pärast olid NADPH-positiivsed ainult veresoonte rakulised elemendid - siiriku paksuses olevad kapillaarsed endoteelirakud, samuti retsipiendi istmikunärvi veresoonte endoteeli- ja silelihasrakud. Kuna veresoonte silelihasrakkudes toimub NO süntaasi (NOS) indutseerimine IL-1 mõjul, seostavad autorid NADPH-positiivsete silelihasrakkude ilmnemist istmikunärvi veresoontes kahjustatud närvitüvedes sünteesitud IL-1 olemasoluga. On teada, et embrüonaalsete aju rudimentide siirdamise tingimustes toimub neurogenees sünkroonselt neuronite arenguga in situ. Morfoloogiliste uuringute tulemused näitavad, et mõnede siirdatud närvielementide diferentseerumine seitse päeva pärast siirdamist vastab rakkude diferentseerumisele vastsündinud rottide aju sarnastes osades. Seega, perifeersesse närvi heterotoopse siirdamise tingimustes on siirdatud embrüonaalsetel närvirakkudel võime sünteesida NADPH-d. Seljaaju siirdamisel leitakse rohkem NADPH-d sisaldavaid neuroneid kui neokorteksi siirdamisel, kuid lämmastikoksiidi süntees algab siirdatud neuronites hiljem kui in situ arengu ajal. Selgroogsete KNS-is ilmuvad NOS-positiivsed rakud juba sünnieelsel perioodil. Arvatakse, et NO soodustab sünaptiliste ühenduste teket arenevas ajus ning NOS-positiivsete närviaferentsete kiudude olemasolu, mis tagavad NO sünteesi väikeaju neuroblastides, stimuleerib neuronite migratsiooni ja diferentseerumist, mille tõttu moodustub normaalne aju tsütoarhitektuur. NO oluline roll sünapsogeneesis on kindlaks tehtud tektumis - ainult need neuronid, millel olid sünaptilised ühendused võrkkesta rakkudega, osutusid NOS-positiivseteks.

On teada, et lämmastikoksiid on üks ajutegevuse regulaatoritest, kus see moodustub arginiinist NO süntaasi mõjul, millel on diaforaasi aktiivsus. Kesknärvisüsteemis sünteesitakse NO-d veresoonte endoteelirakkudes, mikrogliias, astrotsüütides ja aju erinevate osade neuronites. Pärast traumaatilist ajukahjustust, samuti hüpoksia ja isheemia ajal täheldatakse NO-d sisaldavate neuronite arvu suurenemist, mis on üks aju verevoolu regulaatoritest. Arvestades NO võimet indutseerida sünapsogeneesi, pakub erilist huvi NO-d sisaldavate rakkude moodustumise uurimine neurotransplantatsiooni tingimustes retsipiendi närvikoe traumaatilise kahjustuse taustal.

Mitte vähem oluline on uurida neurotransplantatsiooni mõju käitumise tingitud refleksi stereotüübile. Katsetes, mis uurisid embrüonaalse lookus coeruleus koe intratserebraalse ja kauge (CII ja CIII vahel) siirdamise mõju (17-19 tiinuspäeva) mäluprotsessidele ja katehhoolamiinide sisaldusele rottidel frontotemporaalse neokorteksi hävimisega, näidati, et aju frontotemporaalse koore elektrolüütiline kahjustus häirib tingitud refleksi emotsionaalse vältimisreaktsiooni (mälu) stereotüüpi, nõrgestab füsioloogilist aktiivsust, vähendab norepinefriini sisaldust koaguleeritud neokorteksi tsoonis, kuid suurendab selle taset hüpotalamuses, kus täheldatakse adrenaliini kontsentratsiooni langust, kuigi selle hulk veres ja neerupealistes suureneb.

Embrüonaalse lookus coeruleus koe intratserebraalse siirdamise tulemusena taastub 81,4% loomadel tingitud refleks-emotsionaalse vältimisreaktsiooni stereotüüp, mida häirib ajukoore frontotemporaalsete piirkondade elektrolüütiline kahjustus, adrenaliini sisaldus keskaju retikulaarses formatsioonis, hüpotalamuses ja neokorteksis normaliseerub ning selle tase hipokampuses isegi suureneb, mis on kombineeritud adrenaliini kontsentratsiooni vähenemisega veres.

Embrüonaalse locus coeruleus'e koe kaugsiirdamine mitte ainult ei taasta frontotemporaalse korteksi elektrolüütilise kahjustusega rottidel häiritud refleks-emotsionaalse vältimisreaktsiooni stereotüüpi, vaid suurendab ka norepinefriini ja adrenaliini sisaldust, peamiselt hüpotalamuses, veres, neerupealistes ja südames. Eeldatakse, et see on tingitud siiriku vaskularisatsioonist, neurotransmitterite tungimisest vereringesse, nende läbimisest läbi hematoentsefaalbarjääri ning adrenaliini ja norepinefriini tagasihaarde mehhanismide aktiveerimisest tagasihaarde tüüpide 1, 2, 3 järgi. Autorid usuvad, et norepinefriini taseme pikaajalist stabiliseerumist siiriku kinnitumise ja toimimise tingimustes võib pidada selle järkjärgulise vabanemise nähtuseks minimaalsetes annustes locus coeruleus'e neuronite poolt.

Embrüonaalse närvikoe siirdamise positiivsed kliinilised mõjud võivad tuleneda ka viimase võimest mõjutada veresoonte neoplasma protsesse, mille regulatsioonis osalevad otseselt kasvufaktorid ja tsütokiinid. Vaskulogeneesi aktiveerivad angiogeensed kasvufaktorid - veresoonte endoteeli kasvufaktor (VEGF), FGF, PDGF ja TGF, mis sünteesitakse isheemia ajal ja toimivad angiogeneesi initsiatsioonimomendina. On tõestatud, et veresoonte kasvupotentsiaali ammendumine toimub keha vananemisprotsessi ajal, millel on oluline roll selliste haiguste nagu südame isheemiatõbi ja alajäsemete oblitereeriv ateroskleroos patogeneesis. Koeisheemia tekib ka paljude teiste haiguste korral. Angiogeensete faktorite sisseviimine isheemilistesse tsoonidesse (terapeutiline angiogenees) stimuleerib veresoonte kasvu isheemilistes kudedes ja parandab mikrotsirkulatsiooni tänu kollateraalse vereringe arengule, mis omakorda suurendab kahjustatud organi funktsionaalset aktiivsust.

VEGF-i ja FGF-i peetakse kliiniliseks kasutamiseks kõige lootustandvamateks. Esimeste randomiseeritud uuringute tulemused olid julgustavad, eriti kui angiogeensete faktorite optimaalsed annused ja manustamisviisid valiti õigesti. Sellega seoses viidi läbi inimese embrüonaalse ajukoe ekstrakti angiogeense aktiivsuse eksperimentaalne hindamine. Töös kasutati raseduse kahekümnendal nädalal saadud aborteeritud materjali, mida töödeldi I. Maciog jt (1979) meetodi kohaselt, mida on modifitseerinud IC ANRF. See ravim on "Endoteliaalsete rakkude kasvulisandi" ("Sigma") analoog ja on inimese angiogeensete faktorite looduslik segu, mis sisaldab VEGF-i ja FGF-i. Katsed viidi läbi rottidel, kasutades tagajäsemete ja müokardikoe isheemia mudeleid. Embrüonaalse närvikoe ekstrakti saanud katseloomadel leeliselise fosfataasi aktiivsuse uuringu põhjal leiti kapillaaride arvu suurenemine müokardi pindalaühiku kohta - nii südame piki- kui ka põiklõikes. Preparaadi angiogeenne aktiivsus avaldus nii otsese manustamise korral isheemilisse tsooni kui ka süsteemse (intramuskulaarse) manustamise korral, mis viis infarktijärgse armi keskmise pindala vähenemiseni.

Embrüonaalse närvikoe siirdamise mis tahes variandi puhul on äärmiselt oluline õigesti valida siiratava embrüonaalse materjali rasedusaeg. Apomorfiini poolt indutseeritud motoorse asümmeetria automatiseeritud testis võrdlev analüüs 8-, 14- ja 16-17-päevaste rottide embrüonaalse ventraalse mesentsefaloni rakupreparaatide efektiivsuse kohta kolm kuud pärast intrastriataalset neurotransplantatsiooni küpsetele parkinsonismiga rottidele näitas KNS-i rakupreparaatide oluliselt suuremat efektiivsust 8-päevastest embrüotest ja madalaimat efektiivsust 16-17-päevasest embrüonaalsest närvikoest. Saadud andmed korreleerusid histomorfoloogilise analüüsi tulemustega, eelkõige siirikute suuruse, gliaalreaktsiooni raskusastme ja dopamiinergiliste neuronite arvuga neis.

Embrüonaalsete närvikoe rakkude terapeutilise toime erinevused võivad olla seotud nii rakkude endi ebaküpsuse ja pühendumuse astmega kui ka nende erineva reageeringuga kasvufaktoritele, mis vabanevad dopamiinergiliste neuronite indutseeritud kahjustuse piirkonnas. Eelkõige ilmneb EGF-i ja FGF2 mõju telentsefaalsete närvitüvirakkude arengule in vivo embrüogeneesi erinevates etappides. 8,5-päevaste hiireembrüote neuroepiteliaalrakud prolifereeruvad in vitro seerumivabas keskkonnas kultiveerimisel FGF2, kuid mitte EGF-i juuresolekul, millele reageerivad ainult hilisemates arenguetappides embrüote ajust eraldatud tüvirakkude populatsioonid. Samal ajal prolifereeruvad närvitüvirakud vastusena mõlemale mitogeenile ja suurendavad aditiivselt kasvu, kui EGF-i ja FGF2-d lisatakse madala rakkude külvitihedusega kultuuri. 14,5-päevaste hiireembrüote germinaalsetest tsoonidest pärinevaid EGF-reaktiivseid närvitüvirakke peetakse FGF-reaktiivsete närvitüvirakkude lineaarseteks järglasteks, mis ilmuvad esmakordselt pärast 8,5-päevast tiinust. Närviliste tüvi- ja eellasrakkude potentsiaalne fenotüüp sõltub nende mikrokeskkonna keerulisest mõjust. 8-12 ja 17-20 nädala vanuste inimembrüote periventrikulaarsetest ja hipokampuse tsoonidest pärit närvirakkude immunofenotüüpimine voolutsütofluoromeetria abil näitas olulist varieeruvust, mis on seotud nii rasedusaja kui ka doonori biomaterjali individuaalsete konstitutsiooniliste iseärasustega. Kui neid närvilisi eellasrakke kultiveeritakse selektiivses seerumivabas söötmes koos EGF-i, FGF2 ja NGF-iga, moodustuvad neurosfäärid kiirusega, mis sõltub oluliselt rasedusajast. 5-13 nädala vanuste inimembrüote aju erinevatest osadest pärinevad rakud, kui neid lühiajaliselt kultiveerida FGF2-ga monokihi kultuuris laminiini substraadil kasvufaktorite jälgede juuresolekul, säilitavad proliferatsiooni 6 nädalat, kusjuures nestinipositiivsete rakkude protsent on kõrge, taustal spontaanselt moodustunud rakud, millel on kõigi kolme närvilise diferentseerumise liini markerid. Inimembrüo mesentsefaloonist üle 13 nädala pikkuse rasedusperioodi jooksul eraldatud rakud prolifereeruvad EGF-i mõjul ja moodustavad samuti neurosfääre. EGF-i ja FGF2 kombinatsiooni kasutamisel saavutati sünergistlik efekt. Neuraalsete tüvirakkude kõige intensiivsemat proliferatsiooni koos neurosfääride moodustumisega täheldati 6-8 nädala vanuste inimese embrüote ajukoore koe kultiveerimisel EGF2, IGF1 ja 5% hobuse seerumi juuresolekul fibronektiini sisaldaval substraadil.

Tuleb märkida, et küsimused raseduse kestuse ja embrüonaalse kesknärvisüsteemi sektsiooni kohta, mille kude on eelistatav neurotransplantatsiooni eesmärgil kasutada, jäävad lahtiseks. Vastuseid neile tuleks otsida areneva aju neurogeneesist, mis jätkub kogu sünnieelse perioodi vältel - ajal, mil närvitoru epiteel moodustab mitmekihilise struktuuri. Arvatakse, et tüvirakkude ja uute neuronite allikaks on radiaalne glia, mis koosneb piklikest rakkudest, millel on pikad jätked, mis on radiaalselt suunatud ajupõiekeste seina suhtes ja puutuvad kokku vatsakeste sisepinna ja ajuseina piaalpinnaga. Varem oli radiaalsel glial ainult neuronaalse trakti funktsioon, mida mööda neuroblastid migreeruvad ventraalsest piirkonnast pindmistesse sektsioonidesse, ning sellele määrati ka skeleti roll ajukoore õige laminaarse organisatsiooni moodustamise protsessis. Tänapäeval on kindlaks tehtud, et arengu edenedes transdiferentseeruvad radiaalsed gliad astrotsüütideks. Märkimisväärne osa sellest imetajatel väheneb kohe pärast sündi, kuid nendel loomaliikidel, kus radiaalne glia säilib täiskasvanueani, toimub neurogenees aktiivselt postnataalsel perioodil.

Kultuuris moodustasid näriliste embrüonaalse neokorteksist pärinevad radiaalsed gliaalrakud neuroneid ja gliaalrakke, kusjuures neuronid moodustusid peamiselt embrüo arengu 14.–16. gestatsioonipäeval (neurogeneesi maksimaalse intensiivsuse periood hiirte ja rottide ajukoores). Embrüogeneesi 18. päeval nihkus diferentseerumine astrotsüütide moodustumise suunas, kusjuures äsja moodustunud neuronite arv vähenes oluliselt. Radiaalsete gliaalrakkude in situ märgistamine GFP-ga võimaldas tuvastada märgistatud rakkude asümmeetrilist jagunemist 15–16-päevaste roti embrüote ajupõiekeste õõnsuses, mille käigus ilmnesid tütarrakud, millel olid neuroblastide immunoloogilised ja elektrofüsioloogilised omadused. On tähelepanuväärne, et dünaamiliste vaatluste tulemuste kohaselt kasutavad tekkivad neuroblastid piaalpinnale migreerumiseks radiaalsete gliaalrakkude emarakku.

Radiaalse glia endogeenne marker on vahefilamentvalk nestin. GFP-ga seotud retroviirusega märgistatud ja nestiini kontrolli all ekspresseeritud rakkude fluorestsentsvoo sorteerimise meetodit kasutades näidati, et inimese hipokampuse dentate gyruse ja hiluse tüvirakud (materjal saadi epilepsiaoperatsioonide käigus) ekspresseerivad nestiini. Seega kuuluvad nad radiaalsesse gliasse, mis inimestel, nagu ka teistel imetajatel, säilib ainult dentate gyruses.

Samal ajal ei määra rakkude siirdamise efektiivsust mitte ainult doonorrakkude kõrge elujõulisus, nende diferentseerumispotentsiaal ja võime asendada defektseid rakke, vaid ennekõike nende suunatud migratsioon. Siirdatud rakkude täielik funktsionaalne integratsioon sõltub nende migratsioonivõimest - ilma retsipiendi aju tsütoarhitektuuri häirimata. Kuna radiaalne glia läbib postnataalsel perioodil peaaegu täieliku redutseerimise, oli vaja välja selgitada, kuidas doonorrakud saavad täiskasvanud retsipientidel liikuda siirdamistsoonist ajukahjustuse kohta. On kaks rakkude migratsiooni varianti KNS-i, mis ei sõltu radiaalsest gliast: tangentsiaalse migratsiooni nähtus ehk neuroblastide liikumine ajukoore arengu ajal risti radiaalse glia võrgustikuga, samuti migratsioon "reas" või "mööda ahelat". Eelkõige toimub närvirakkude eellasrakkude migratsioon rostraalsest subventrikulaarsest tsoonist haistmissibulasse tihedalt külgnevate rakkude jadana, mida ümbritsevad gliaalrakud. Arvatakse, et need rakud kasutavad migratsiooni substraadina partnerrakke ja selliste rakkudevaheliste interaktsioonide peamine regulaator on PSA-NCAM (polüsialüülitud närvirakkude adhesioonimolekul). Seega ei nõua neuronite migratsioon tingimata radiaalse glia või olemasolevate aksonaalsete ühenduste osalemist. Rakkude ekstraradiaalne liikumine rostraalse migratsioonitrakti "nööris" säilib kogu eluea jooksul, mis viitab siirdatud närvirakkude eellasrakkude sihipärase toimetamise reaalsele võimalusele küpsesse närvisüsteemi.

On olemas hüpotees tüvirakkude liini olemasolu kohta aju ontogeneesis, mille kohaselt on tüvirakk aju arengu algstaadiumis neuroepiteliaalrakk, mis küpsedes transdiferentseerub radiaalseks gliaks. Täiskasvanueas täidavad tüvirakkude rolli rakud, millel on astrotsüütide omadused. Vaatamata mitmetele vastuolulistele punktidele (vastuolud hipokampuse tüvirakkude osas, samuti aju sügavate osade osas, millel puudub kihiline ajukoor ja mis arenevad talamuse tuberkullitest, kus radiaalne glia puudub), tundub selge ja lihtne kontseptsioon tüvirakkude fenotüübi järjepidevast muutumisest kogu ontogeneesi vältel väga atraktiivne.

Mikrokeskkonnategurite mõju närvirakkude diferentseerumisele ja sellele järgnevale diferentseerumisele on selgelt näidatud küpse roti seljaaju tüvirakkude siirdamisega küpse närvisüsteemi erinevatesse piirkondadesse. Kui tüvirakud siirdati hambulisse keerusesse või haistmissibulate neuronite migratsiooni piirkonda, täheldati siiratud rakkude aktiivset migratsiooni koos arvukate neuronite moodustumisega. Tüvirakkude siirdamine seljaaju ja Ammoni sarve piirkonda viis astrotsüütide ja oligodendrotsüütide moodustumiseni, samas kui siirdamine hambulisse keerusesse viis lisaks gliaalrakkudele ka neuronite moodustumiseni.

Küpsel rotil võib jagunevate rakkude arv dentate gyrus'es ulatuda mitme tuhandeni päevas – vähem kui 1% graanulrakkude koguarvust. Neuronid moodustavad 50–90% rakkudest, astotsüüdid ja muud gliaalelemendid – umbes 15%. Ülejäänud rakkudel ei ole neuronite ja glia antigeenseid omadusi, kuid need sisaldavad endoteelirakkude antigeene, mis viitab neurogeneesi ja angiogeneesi tihedale seosele dentate gyrus'es. Endoteelirakkude diferentseerumise võimalikkuse pooldajad neuronaalseteks eellasrakkudeks viitavad endoteelirakkude võimele in vitro sünteesida BDNF-i.

Närviahelate iseassambleerumise kiirus on muljetavaldav: diferentseerumise käigus migreeruvad graanulrakkude eellasrakud dentaatkeerisesse ja moodustavad Ammoni sarve SAZ-tsooni suunas kasvavaid jätkeid ning moodustavad sünapse püramiidsete glutamaatergiliste ja interkalaarsete inhibeerivate neuronitega. Uued graanulrakud integreeruvad olemasolevatesse närviahelatesse 2 nädala jooksul ja esimesed sünapsid ilmuvad juba 4-6 päeva pärast uute rakkude tekkimist. BrdU või 3H-tümidiini (üks täiskasvanud tüvirakkude identifitseerimise meetoditest) sagedase manustamisega küpsetele loomadele leiti Ammoni sarvest suur hulk märgistatud neuroneid ja astrotsüüte, mis viitab uute neuronite moodustumise võimalusele mitte ainult dentaatkeerises, vaid ka hipokampuse teistes osades. Huvi jagunemis-, diferentseerumis- ja rakusurmaprotsesside vastu küpse aju hipokampuse dentaatkeerises on tingitud ka asjaolust, et siin moodustunud neuronid lokaliseeruvad hipokampuse ühes võtmepiirkonnas, mis vastutab õppimis- ja mäluprotsesside eest.

Seega on tänapäeval kindlaks tehtud, et neuraalsed eellasrakud pärinevad küpsete näriliste lateraalse vatsakese subependümaalse tsooni rakkudest. Nad migreeruvad mööda pikisuunas orienteeritud astrogliaalsete rakkude moodustatud rostraalset migratsioonitrakti haistmissibulasse, kus nad kinnistuvad graanulrakkude kihti ja diferentseeruvad selle struktuuriga neuroniteks. Täiskasvanud ahvide rostraalses migratsioonitraktis on tuvastatud eellasrakkude migratsiooni, mis viitab uute neuronite moodustumise võimalusele primaatide haistmissibulas. Täiskasvanud inimese haistmissibulast on eraldatud neuraalsed tüvirakud ja need on üle kantud liinidesse, mille kloonitud rakud diferentseeruvad neuroniteks, astrotsüütideks ja oligodendrotsüütideks. Tüvirakke on leitud rottide, hiirte, ahvide ja inimeste küpse aju hipokampuses. Hambafastsias subgranulaarse tsooni neuraalsed tüvirakud on eellasrakkude migratsiooni allikaks hipokampuse mediaalsetesse ja lateraalsetesse jäsemetesse, kus nad diferentseeruvad küpseteks graanulrakkudeks ja gliaalseteks elementideks. De novo moodustunud denate fastsia neuronite aksonid jooksevad CA3 väljani, mis näitab äsja moodustunud neuronite osalemist hipokampuse funktsioonide rakendamises. Täiskasvanud ahvide neokorteksi assotsiatsioonipiirkondades leiti subventrikulaarsest tsoonist migreeruvaid neuronaalseid eellasrakke. Hiire aju neokorteksi VI kihis tuvastatakse uued püramiidneuronid 2–28 nädalat pärast selle kihi natiivsete neuronite indutseeritud kahjustust ja surma subventrikulaarse tsooni eelnevalt uinunud eellasrakkude migratsiooni tõttu. Lõpuks, postnataalse neurogeneesi reaalsust inimese ajus tõendab kortikaalsete neuronite arvu kahekordne suurenemine, mis jätkub esimese 6 aasta jooksul pärast sündi.

Praktilise rakutransplantoloogia jaoks pole vähetähtis ka närvitüvi- ja eellasrakkude paljunemis- ja diferentseerumisprotsesside reguleerimise küsimus. Neuraalsete eellasrakkude proliferatsiooni pärssivatest kõige olulisematest teguritest on glükokortikoidid, mis vähendavad järsult jagunemiste arvu, samas kui neerupealiste eemaldamine suurendab oluliselt mitooside arvu (Gould, 1996). Tähelepanuväärne on see, et näriliste dentate gyruse morfogenees on kõige intensiivsem postnataalse arengu esimese kahe nädala jooksul stressireaktsiooni puudumise perioodil neerupealise koore steroidhormoonide tootmise ja sekretsiooni järsu vähenemise taustal. Kortikosteroidid pärsivad graanulrakkude migratsiooni - uued neuronid ei kinnistu dentate gyruse granulaarkihti, vaid jäävad hilusse. Eeldatakse, et sünaptiliste ühenduste moodustumise protsessid on samaaegselt häiritud. Rakkude kaitsmine sellise "steroidse agressiooni" eest toimub mineralokortikoidide ja glükokortikoidide retseptorite minimaalse ekspressiooniga prolifereeruvatel graanulrakkudel mitte ainult dentate gyruse arengu ajal, vaid ka küpsetel loomadel. Kõigist aju neuronitest on aga just hipokampuse neuronitele iseloomulik glükokortikoidretseptorite suurim sisaldus, mis põhjustab hipokampusele stressi mõju. Psühhoemotsionaalne stress ja stressirohked olukorrad pärsivad neurogeneesi ning krooniline stress vähendab järsult loomade võimet omandada uusi oskusi ja õppida. Kroonilise stressi selgem negatiivne mõju neurogeneesile on üsna mõistetav, kui arvestada närvisüsteemi tüvirakkude valdavalt uinunud seisundit. Tiinete rottide immobiliseerimisel (näriliste puhul - äärmiselt tugev stressitegur) leiti, et sünnieelne stress põhjustab ka dentate gyrus'e rakkude arvu vähenemist ja pärsib oluliselt neurogeneesi. On teada, et glükokortikoidid osalevad depressiivsete seisundite patogeneesis, mille morfoloogiliseks ekvivalendiks on neurogeneesi pärssimine, neuronite ja interneuronaalsete ühenduste patoloogiline reorganiseerumine ning närvirakkude surm. Teisest küljest aktiveerivad antidepressandid keemiaravi ained de novo neuronite moodustumist, mis kinnitab seost hipokampuses uute neuronite moodustumise protsesside ja depressiooni tekke vahel. Östrogeenidel on neurogeneesile märkimisväärne mõju, mille mõjud on glükokortikosteroidide toimele vastupidised ja seisnevad neuraalsete eellasrakkude proliferatsiooni ja elujõulisuse toetamises. Tuleb märkida, et östrogeenid suurendavad oluliselt loomade õppimisvõimet. Mõned autorid seostavad graanulrakkude arvu tsüklilisi muutusi ja nende liigset arvu emastel östrogeenide mõjuga.

On teada, et neurogeneesi kontrollivad EGF, FGF ja BDNF, kuid mitogeenide ja kasvufaktorite väliste signaalide mõju mehhanisme tüvirakkudele ei ole piisavalt uuritud. On kindlaks tehtud, et PDGF säilitab in vitro eellasrakkude neuronaalse diferentseerumise suuna ning tsiliaarne neurotroofne faktor (CNTF), nagu trijodotüroniin, stimuleerib valdavalt gliaalsete elementide - astrotsüütide ja oligodendrotsüütide - moodustumist. Hüpofüüsi adenülaattsüklaasi aktiveeriv valk (PACAP) ja vasoaktiivne soolepeptiid (VIP) aktiveerivad neuraalsete eellasrakkude proliferatsiooni, kuid samal ajal pärsivad tütarrakkude diferentseerumisprotsesse. Opioidid, eriti pikaajalise kokkupuute korral, pärsivad neurogeneesi oluliselt. Siiski ei ole opioidiretseptoreid tuvastatud tüvirakkudes ja dentate gyruse neuraalsetes eellasrakkudes (need esinevad embrüonaalse perioodi diferentseeruvates neuronites), mis ei võimalda meil hinnata opioidide otsest mõju.

Praktilise regeneratiiv-plastilise meditsiini vajadused on sundinud teadlasi pöörama erilist tähelepanu tüvirakkude pluri- ja multipotentsuse uurimisele. Nende omaduste rakendamine täiskasvanud organismi regionaalsete tüvirakkude tasandil võiks tulevikus tagada vajaliku siirdamismaterjali tootmise. Eelnevalt näidati, et neuraalsete tüvirakkude epigeneetiline stimulatsioon võimaldab saada juba neuraalsete fenotüüpide järgi vormitud prolifereeruvaid rakke, mis piirab nende arvu. Embrüonaalsete tüvirakkude totipotentsete omaduste kasutamise korral toimub proliferatsioon kuni piisava arvu rakkude saamiseni varem kui neuraalne diferentseerumine ja paljunenud rakud muundatakse kergesti neuraalseks fenotüübiks. Neuraalsete tüvirakkude saamiseks eraldatakse ESC-d blastotsüsti sisemisest rakumassist ja kultiveeritakse LIF-i kohustuslikus juuresolekul, mis säilitab nende totipotentsuse ja võime piiramatult jaguneda. Seejärel indutseeritakse ESC-de neuraalne diferentseerumine retinoehappe abil. Saadud neuraalsete tüvirakkude siirdamine kinoliini ja 6-hüdroksüdopamiini poolt kahjustatud striatumisse kaasneb nende diferentseerumisega dopamiinergilisteks ja serotonergilisteks neuroniteks. Pärast roti embrüonaalse aju vatsakestesse süstimist migreeruvad ESC-st pärinevad neuraalsed eellasrakud retsipiendiaju erinevatesse piirkondadesse, sealhulgas ajukoorde, striatumisse, vaheseina, talamusesse, hüpotalamusse ja väikeaju. Vatsakeste õõnsusse jäävad rakud moodustavad närvitoru meenutavaid epiteeli struktuure, samuti üksikuid mittenärvikoe saari. Retsipiendiambrüo aju parenhüümis toodavad siiratud rakud närvisüsteemi kolme peamist rakutüüpi. Mõnel neist on piklikud apikaalsed dendriidid, püramiidrakkude kehad ja basaalsed aksonid, mis ulatuvad mõhnkehasse. Doonorilt pärit astrotsüüdid pikendavad oma jätkeid lähedalasuvate kapillaarideni ja oligodendrotsüüdid puutuvad tihedalt kokku müeliini muhvidega, osaledes müeliini moodustumisel. Seega on ESC-dest in vitro saadud neuraalsed eellasrakud võimelised suunatud migratsiooniks ja regionaalseks diferentseerumiseks, mis on adekvaatne mikrokeskkonna signaalidele, varustades areneva aju paljusid piirkondi neuronite ja gliaga.

Mõned autorid kaaluvad täiskasvanud organismi regionaalsete tüvirakkude de- ja transdifferentseerumise võimalust. Rakkude dedifferentseerumise kaudset kinnitust kultuuris koos nende potentsiaali laienemisega pakuvad andmed hiire neuraalsete tüvirakkude siirdumise kohta punasesse luuüdisse koos nendest järgneva rakuliinide arendamisega, mis annavad funktsionaalselt aktiivsed perifeerse vere rakud. Lisaks viis küpsest või embrüonaalsest ajust saadud geneetiliselt märgistatud (LacZ) neurosfäärirakkude siirdamine kiiritatud hiirte, kellel on pärsitud vereloome, ajju mitte ainult tüvirakkudest neuraalsete derivaatide moodustumiseni, vaid põhjustas ka vererakkude teket, mis näitab neuraalsete tüvirakkude pluripotentsust, mis realiseerub väljaspool aju. Seega on neuraalne tüvirakk võimeline luuüdi mikrokeskkonna signaalide mõjul diferentseeruma vererakkudeks, muundudes eelnevalt vereloome tüvirakuks. Teisest küljest, luuüdi vereloome tüvirakkude siirdamisel ajju tehti kindlaks nende diferentseerumine ajukoe mikrokeskkonna mõjul gliaal- ja närvirakkudeks. Järelikult ei ole närvi- ja hematopoeetiliste tüvirakkude diferentseerumispotentsiaal piiratud koespetsiifilisusega. Teisisõnu, kohaliku mikrokeskkonna tegurid, mis erinevad aju- ja luuüdi kudedele iseloomulikest teguritest, on võimelised muutma nende rakkude diferentseerumise suunda. On näidatud, et kiiritatud hiirte venoosse süsteemi viidud närvitüvirakud loovad põrnas ja luuüdis müeloidsete, lümfoidsete ja ebaküpsete hematopoeetiliste rakkude populatsioone. In vitro tehti kindlaks luuüdi morfogeneetiliste valkude (BMP-de) mõju närvitüvirakkude ellujäämisele ja diferentseerumisele, määrates, nagu ka embrüogeneesi algstaadiumis, nende arengu närvi- või gliaalsuunas. 16-päevaste rottide embrüote närvitüvirakkude kultuurides indutseerivad BMP-d neuronite ja astroglia moodustumist, samas kui perinataalsest ajust saadud tüvirakkude kultuurides moodustuvad ainult astrotsüüdid. Lisaks pärsivad BMP-d oligodendrotsüütide teket, mis ilmnevad in vitro ainult BMP antagonisti noggiini lisamisel.

Transdiferentseerumisprotsessid on liigiti mittespetsiifilised: küpsete rottide striatumisse siirdatud inimese luuüdi hematopoeetilised tüvirakud migreeruvad välise kapsli valgeainesse, ipsi- ja kontralateraalsesse neokorteksisse, kus nad moodustavad astrotsüütidetaolisi rakulisi elemente (Azizi jt, 1998). Kui luuüdi tüvirakud allotransplanteeritakse vastsündinud hiirte lateraalsesse vatsakesse, saab hematopoeetiliste tüvirakkude migratsiooni jälgida eesaju ja väikeaju struktuurideni. Hippokampuse striatumis ja molekulaarkihis transformeeruvad migreerunud rakud astrotsüütideks ning haistmissibulas, väikeaju sisemises graanulrakkude kihis ja ajutüve retikulaarses formatsioonis moodustavad nad neuronitaolisi rakke, millel on positiivne reaktsioon neurofilamentidele. Pärast hematopoeetiliste rakkude intravenoosset manustamist täiskasvanud hiirtele tuvastati GFP-märgistatud mikro- ja astrotsüüte neokorteksis, talamuses, ajutüves ja väikeajus.

Lisaks võivad luuüdi mesenhümaalsed tüvirakud, millest arenevad kõikvõimalikud sidekoe rakud, teatud tingimustel läbida ka neuraalse transdiferentseerumise (meeldetuletuseks, et mesenhüümi embrüonaalne allikas on neuraalsed harirakud). On näidatud, et EGF-i või BDNF-i juuresolekul in vitro kultiveeritud inimese ja hiire luuüdi stroomarakud ekspresseerivad neuraalsete eellasrakkude nestiini markerit ning erinevate kasvufaktorite kombinatsioonide lisamine viib glia (GFAP) ja neuronite (tuumavalk, NeuN) markeritega rakkude moodustumiseni. Vastsündinud hiirte aju külgvatsakesse siirdatud märgistatud süngeensed mesenhümaalsed tüvirakud migreeruvad ja lokaliseeruvad esiajus ja väikeajus, häirimata retsipiendiaju tsütoarhitektuuri. Luuüdi mesenhümaalsed tüvirakud diferentseeruvad küpseteks astrotsüütideks striatumis ja hipokampuse molekulaarkihis ning asustavad haistmissibulat, väikeaju granulaarseid kihte ja retikulaarset formatsiooni, kus nad transformeeruvad neuroniteks. Inimese luuüdi mesenhümaalsed tüvirakud on võimelised in vitro diferentseeruma makrogliateks ja pärast siirdamist integreeruma roti aju struktuuridesse. Luuüdi mesenhümaalsete tüvirakkude otsene siirdamine täiskasvanud rottide hipokampusesse kaasneb ka nende migratsiooniga aju parenhüümi ja neurogliaalse diferentseerumisega.

Eeldatakse, et luuüdi tüvirakkude siirdamine võib laiendada rakuteraapia võimalusi kesknärvisüsteemi haiguste korral, mida iseloomustab neuronite liigne patoloogiline surm. Siiski tuleb märkida, et mitte kõik teadlased ei tunnista närvi- ja vereloome tüvirakkude vastastikuse transformatsiooni fakti, eriti in vivo, mis on taas tingitud usaldusväärse markeri puudumisest nende transdiferentseerumise ja edasise arengu hindamiseks.

Tüvirakkude siirdamine avab uusi horisonte päriliku neuroloogilise patoloogia rakulise geeniteraapia jaoks. Neuraalsete tüvirakkude geneetiline modifitseerimine hõlmab geneetiliste regulatiivsete konstruktsioonide sisestamist, mille produktid interakteeruvad rakutsükli valkudega automaatse regulatsiooni režiimis. Selliste geenide transduktsiooni embrüonaalsetesse eellasrakkudesse kasutatakse närvirakkude paljundamiseks. Enamik geneetiliselt muundatud rakukloone käitub stabiilsete rakuliinidena, näidates in vivo või in vitro transformatsiooni märke, kuid neil on väljendunud võime proliferatsiooni kontaktinhibitsiooniks. Siirdamisel integreeruvad paljundatud transfekteeritud rakud retsipientkoesse ilma tsütoarhitektuuri häirimata ja kasvaja transformatsiooni läbimata. Doonori närvirakud ei deformeeri integratsioonitsooni ja konkureerivad peremeesorganismi eellasrakkudega võrdselt ruumi pärast. 2.-3. päeval väheneb transfektantrakkude jagunemise intensiivsus aga järsult, mis vastab nende proliferatsiooni kontaktinhibitsioonile in vitro. Neuraalse tüvirakkude transfektantide embrüotel-retsipientidel ei esine kesknärvisüsteemi arengus kõrvalekaldeid, kõik siirikuga kokkupuutuvad ajupiirkonnad arenevad normaalselt. Pärast siirdamist migreeruvad neuraalsete tüvirakkude kloonid kiiresti süstimistsoonist ja sageli ületavad vastavad embrüonaalsed tsoonid piki rostraalset trakti, integreerudes piisavalt teiste ajupiirkondadega. Geneetiliselt muundatud kloonide ja transfekteeritud neuraalsete tüvirakkude rakuliinide integreerumine peremeesorganismi ajju on iseloomulik mitte ainult embrüonaalsele perioodile: need rakud implanteeritakse loote, vastsündinu, täiskasvanu ja isegi vananeva retsipientorganismi kesknärvisüsteemi arvukatesse piirkondadesse ning näitavad üles võimet piisavaks integreerumiseks ja diferentseerumiseks. Eelkõige pärast aju vatsakeste õõnsusse siirdamist migreeruvad transfekteeritud rakud hematoentsefaalbarjääri kahjustamata ja muutuvad ajukoe lahutamatuteks funktsionaalseteks rakulisteks komponentideks. Doonorneuronid moodustavad sobivaid sünapse ja ekspresseerivad spetsiifilisi ioonkanaleid. Säilitades hematoentsefaalbarjääri terviklikkuse, laiendab transfektantsete neuraalsete tüvirakkude derivaat astroglia jätkeid ajuveresoontesse ning doonorilt saadud oligodendrotsüüdid ekspresseerivad müeliini baasvalku ja müelinaadi neuronaalseid jätkeid.

Lisaks transfekteeritakse närvitüvirakke rakuvektoritena kasutamiseks. Sellised vektor-geneetilised konstruktid tagavad närvisüsteemi arengus osalevate võõrgeenide stabiilse in vivo ekspressiooni või neid kasutatakse olemasolevate geneetiliste defektide korrigeerimiseks, kuna nende geenide produktid on võimelised kompenseerima kesknärvisüsteemi mitmesuguseid biokeemilisi kõrvalekaldeid. Transfekteeritud tüvirakkude kõrge migratsiooniaktiivsus ja piisav implanteerimine areneva aju erinevate piirkondade germinaalsetesse tsoonidesse võimaldavad loota rakuliste ensüümide päriliku defitsiidi täielikku taastumist. Ataksia-telangiektaasia sündroomi (mutantsed hiireliinid pg ja pcd) modelleerimisel kaovad Purkinje rakud katseloomade väikeajust postnataalse arengu esimestel nädalatel. On näidatud, et närvitüvirakkude viimisega selliste loomade ajju kaasneb nende diferentseerumine Purkinje rakkudeks ja granulaarseteks neuroniteks. pcd mutantidel korrigeeritakse osaliselt liikumiskoordinatsiooni häireid ja vähendatakse treemori intensiivsust. Sarnaseid tulemusi saadi kloonitud inimese närvitüvirakkude siirdamisel primaatidele, kellel indutseeriti Purkinje rakkude degeneratsioon onkonaasi abil. Pärast siirdamist leiti doonori närvitüvirakke väikeaju parenhüümi granulaarses, molekulaarses ja Purkinje rakkude kihis. Seetõttu võib närviprogenitorrakkude geneetiline modifitseerimine tagada fenotüübi stabiilse ja pühendunud modifikatsiooni, mis on resistentne välismõjudele. See on eriti oluline patoloogiliste protsesside puhul, mis on seotud retsipiendil selliste tegurite tekkega, mis takistavad doonorrakkude ellujäämist ja diferentseerumist (nt immuunsüsteemi agressiooni ajal).

Inimestel esinevat VII tüüpi mukopolüsahharidoosi iseloomustab neurodegeneratsioon ja progresseeruv intellektuaalne puue, mida hiirtel modelleeritakse beeta-glükuronidaasi geeni deletsioonmutatsiooniga. Pärast beeta-glükuronidaasi sekreteerivate transfekteeritud neuraalsete tüvirakkude siirdamist vastsündinud defektsete retsipienthiirte ajuvatsakestesse leitakse doonorrakud esmalt terminaaltsoonis ja seejärel levivad nad kogu aju parenhüümis, korrigeerides stabiilselt lüsosoomide terviklikkust mutanthiirte ajus. Tay-Sachsi tõve mudelis tagavad retroviirusega transdutseeritud neuraalsed tüvirakud, kui neid manustatakse emakas hiirelootele ja siirdatakse vastsündinud hiirtele, beeta-heksosaminidaasi beeta-subühiku tõhusa ekspressiooni retsipientidel, kellel on mutatsioon, mis viib beeta2-gangliosiidi patoloogilise akumuleerumiseni.

Teine regeneratiivse meditsiini suund on patsiendi enda närvitüvirakkude proliferatiivse ja diferentseerumispotentsiaali stimuleerimine. Eelkõige eritavad närvitüvirakud rottidel seljaaju hemisektsiooni ja aju asfüksia ajal NT-3, ekspresseerivad NGF-i ja BDNF-i vaheseinas ja basaalganglionides, türosiinhüdroksülaase striatumis, samuti reeliini väikeajus ja müeliini baasvalku ajus.

Siiski ei pöörata neurogeneesi stimuleerimise küsimustele ilmselgelt piisavalt tähelepanu. Mõned uuringud viitavad sellele, et lõhnade eristamise eest vastutavate närvikeskuste funktsionaalne koormus peegeldub uute neuronite moodustumisel. Transgeensetel hiirtel, kellel on neuronite adhesioonimolekulide defitsiit, kaasnes neurogeneesi intensiivsuse vähenemine ja haistmissibulatesse migreeruvate neuronite arvu vähenemine lõhnade eristamise võime halvenemisega, kuigi lõhnataju lävi ja lühiajaline haistmismälu ei olnud häiritud. Neurogeneesi regulatsioonis mängib olulist rolli dentate gyruse rakkude funktsionaalne seisund: glutamaadi mõju nõrgenemine graanulrakkudele pärast entorhinaalse koore hävimist soodustab neuronite proliferatsiooni ja diferentseerumist ning perforantse raja kiudude (hipokampuse peamine aferentne sisend) stimuleerimine põhjustab neurogeneesi pärssimist. NMDA retseptori antagonistid aktiveerivad uute neuronite moodustumise protsesse, samas kui agonistid vähendavad neurogeneesi intensiivsust, mis oma olemuselt sarnaneb glükokortikosteroidide toimega. Kirjanduses leidub vastuolulisi uurimistulemusi: teave ergastava neurotransmitteri glutamaadi eksperimentaalselt tõestatud neurogeneesile pärssiva toime kohta on vastuolus andmetega eellasrakkude proliferatsiooni stimuleerimise ja uute neuronite ilmumise kohta koos krambiaktiivsuse suurenemisega loomade hipokampuses eksperimentaalsetes kaini ja pilokarpiini epilepsiamudelites. Samal ajal traditsioonilises epilepsiamudelis, mis on põhjustatud teatud ajupiirkonna mitmekordsest alalävist stimuleerimisest (süütamine) ja mida iseloomustab vähem väljendunud neuronite surm, suureneb neurogeneesi intensiivsus ainult süütamise hilisemas faasis, kui hipokampuses täheldatakse neuronite kahjustusi ja surma. On näidatud, et epilepsia korral stimuleerib krambiaktiivsus neurogeneesi uute granulaarneuronite ebanormaalse lokaliseerumisega, millest paljud ilmuvad mitte ainult dentate gyrus'es, vaid ka hiluses. Sellistel neuronitel on suur tähtsus samblakiudude võrse arengus, kuna nende aksonid moodustavad tavaliselt puuduvaid pöördkollateraale, mis moodustavad arvukalt sünapse naabergraanulrakkudega.

Regionaalsete neuraalsete tüvirakkude kasutamine avab uusi väljavaateid rakkude siirdamise rakendamiseks metaboolsete ja geneetiliste neurodegeneratiivsete haiguste, demüeliniseerivate haiguste ja kesknärvisüsteemi traumajärgsete häirete ravis. Enne asendusrakkude siirdamist ühe meetodi kohaselt viiakse läbi vajaliku tüübi neuraalsete eellasrakkude valik ja laiendamine ex vivo eesmärgiga need seejärel otse aju kahjustatud piirkonda viia. Terapeutiline efekt tuleneb sel juhul kahjustatud rakkude asendamisest või kasvufaktorite ja tsütokiinide lokaalsest vabanemisest. See regeneratiiv-plastilise teraapia meetod nõuab piisavalt suure hulga etteantud funktsionaalsete omadustega rakkude siirdamist.

Samuti tuleks pidada asjakohaseks edasisi uuringuid küpsete aju tüvirakkude molekulaarsete omaduste ja regeneratiivse-plastilise potentsiaali kohta, samuti erinevast koepäritoluga piirkondlike tüvirakkude transdifferentseerumisvõime kohta. Tänapäeval on juba läbi viidud luuüdi vereloome tüvirakkude antigeenide skriining, mille käigus on määratud markerite kombinatsioon rakkudest, mis on võimelised transdifferentseeruma neuraalseteks tüvirakkude eellasrakkudeks (CD 133+, 5E12+, CD34-, CD45-, CD24). On saadud rakke, mis moodustavad in vitro neurosfääre ja vastsündinud immuunpuudulikkusega hiirte ajju siirdamisel neuroneid. Rakulise ksenotransplantoloogia jaoks pakuvad huvi uuringute tulemused tüvirakkude ristsiirdamise võimalikkuse kohta evolutsiooniliselt kaugete taksonite isenditel. Neuraalsete tüvirakkude implanteerimise tulemused ajukasvaja piirkonda jäävad nõuetekohase tõlgendamiseta: siirdatud rakud migreeruvad aktiivselt kogu kasvaja mahus, ületamata selle piire, ja kui rakud viiakse aju tervesse ossa, täheldatakse nende aktiivset migratsiooni kasvaja suunas. Sellise migratsiooni bioloogilise tähtsuse küsimus jääb lahtiseks.

Tuleb märkida, et neuraalsete tüvirakkude, aga ka teiste ESC-dest saadud neuraalsete eellasrakkude edukas siirdamine on võimalik ainult kõrgelt puhastatud neuraalsete eellasrakkude kasutamisel, kuna diferentseerumata embrüonaalsed tüvirakud muutuvad täiskasvanud immunokompetentsele retsipiendile siirdamisel paratamatult teratoomideks ja teratokartsinoomideks. Isegi minimaalne kogus halvasti diferentseerunud rakke doonorrakkude suspensioonis suurendab järsult siirdamise tumorigeensust ja suurendab vastuvõetamatult kasvaja tekke või mitteneuraalse koe moodustumise riski. Neuraalsete eellasrakkude homogeensete populatsioonide saamine on võimalik, kui doonorkoe alternatiivse allikana kasutatakse rakke, mis tekivad normaalse embrüogeneesi teatud etappides. Teine lähenemisviis hõlmab soovimatute rakupopulatsioonide hoolikat kõrvaldamist liinispetsiifilise valiku abil. ESC-de kasutamine neurotransplantatsiooniks pärast nende ebapiisavat kokkupuudet kasvufaktoritega in vitro on samuti ohtlik. Sel juhul ei saa välistada neuraalse diferentseerumisprogrammi ebaõnnestumist koos närvitorule omaste struktuuride moodustumisega.

Tänapäeval on üsna ilmne, et neuraalsed tüvirakud omavad tropismi kesknärvisüsteemi patoloogiliselt muutunud piirkondade suhtes ja neil on väljendunud regeneratiiv-plastiline efekt. Närvikoe rakkude surmakoha mikrokeskkond modelleerib siiratud rakkude diferentseerumise suunda, täiendades seeläbi spetsiifiliste närvielementide defitsiiti KNS-i kahjustuse tsoonis. Mõnedes neurodegeneratiivsetes protsessides tekivad neurogeneesi kordamiseks neurogeensed signaalid ja küpse aju neuraalsed tüvirakud on võimelised sellele õpetlikule teabele reageerima. Arvukad eksperimentaalsed andmed on selgeks illustratsiooniks neuraalsete tüvirakkude terapeutilisest potentsiaalist. Neuraalsete tüvirakkude klooni intratsisternaalne manustamine loomadele keskmise ajuarteri ligeerimisega (isheemilise insuldi mudel) aitab vähendada aju destruktiivselt muutunud piirkonna pindala ja mahtu, eriti neuraalsete tüvirakkude siirdamise korral koos FGF2-ga. Immunotsütokeemiliselt on täheldatud doonorrakkude migratsiooni isheemilisse tsooni koos nende järgneva integratsiooniga tervete retsipientajurakkudega. Hiire neuroepiteliaalliini MHP36 ebaküpsete rakkude siirdamine eksperimentaalse insuldiga rottide ajju parandab sensomotoorset funktsiooni ja nende rakkude viimine ajuvatsakestesse parandab kognitiivset funktsiooni. Inimese luuüdi neuraalselt preformeerunud hematopoeetiliste rakkude siirdamine rottidele kõrvaldab isheemilise kahjustuse põhjustatud ajukoore düsfunktsiooni. Sel juhul migreeruvad ksenogeensed neuraalsed eellasrakud süstekohast ajukoe destruktiivsete muutuste tsooni. Homoloogsete luuüdirakkude intrakraniaalne siirdamine rottidel ajukoore traumaatilise kahjustuse korral viib motoorse funktsiooni osalise taastumiseni. Doonorrakud siirduvad, prolifereeruvad, läbivad neuraalse diferentseerumise neuroniteks ja astrotsüütideks ning migreeruvad kahjustuse suunas. Eksperimentaalse insuldiga täiskasvanud rottide striatumisse süstimisel asendavad kloonitud inimese neuraalsed tüvirakud kahjustatud KNS-rakke ja taastavad osaliselt kahjustatud ajufunktsiooni.

Inimese närvitüvirakud eraldatakse peamiselt embrüonaalsest telentsefaloonist, mis areneb palju hiljem kui närvitüve kaudaalselt paiknevad osad. On näidatud võimalust eraldada närvitüvirakke 43–137-päevase inimese loote seljaajust, kuna EGF-i ja FGF2 juuresolekul moodustavad need rakud neurosfääre ja ilmutavad varajastel passaažidel multipotentsust, diferentseerudes neuroniteks ja astrotsüütideks. Neuraalsete eellasrakkude pikaajaline kultiveerimine (üle 1 aasta) jätab need aga multipotentsusest ilma – sellised rakud on võimelised diferentseeruma ainult astrotsüütideks ehk muutuvad unipotentseteks. Regionaalseid närvitüvirakke saab osalise bulbektoomia tulemusena ja pärast kultuuris paljundamist LIF-i juuresolekul siirdada samale patsiendile, kellel esinevad neurodegeneratiivsed muutused kesknärvisüsteemi teistes osades. Kliinikus tehti närvitüvirakkudega asendusrakuteraapiat esmakordselt insuldi saanud patsientide raviks, millega kaasnes aju basaalganglionide kahjustus. Doonorrakkude siirdamise tulemusel täheldati enamiku patsientide kliinilise seisundi paranemist.

Mõned autorid usuvad, et närvitüvirakkude võime siirduda, migreeruda ja integreeruda närvikoe erinevatesse piirkondadesse KNS-i kahjustuse korral avab piiramatud võimalused rakuteraapiaks mitte ainult lokaalsete, vaid ka ulatuslike (insult või asfüksia), multifokaalsete (sclerosis multiplex) ja isegi globaalsete (enamik pärilikke ainevahetushäireid või neurodegeneratiivseid dementsusi) patoloogiliste protsesside korral. Tõepoolest, kui kloonitud hiire ja inimese närvitüvirakud siirdatakse retsipientloomadele (vastavalt hiirtele ja primaatidele), kellel on mesostriataalse süsteemi dopamiinergiliste neuronite degeneratsioon metüülfenüültetrapüridiini (Parkinsoni tõve mudel) sisseviimisega 8 kuud enne siirdamist esile kutsutud, integreeruvad doonori närvitüvirakud retsipiendi KNS-i. Kuu aega hiljem lokaliseeruvad siirdatud rakud kahepoolselt piki keskaju. Mõned saadud doonori päritolu neuronid ekspresseerivad türosiinhüdrolaasi, ilma et siirdamisele avalduks immuunreaktsiooni märke. Rottidel, kellele manustati 6-hüdroksüdopamiini (teine Parkinsoni tõve eksperimentaalne mudel), määrati siiratud rakkude kohanemine peremeesorganismi aju mikrokeskkonnaga enne siirdamist närvitüvirakkude kultiveerimistingimuste järgi. EGF-i mõjul in vitro kiiresti prolifereeruvad neuraalsed tüvirakud kompenseerisid kahjustatud striatumis dopamiinergiliste neuronite puudust efektiivsemalt kui 28-päevaste kultuuride rakud. Autorid usuvad, et see on tingitud võime kadumisest tajuda vastavaid diferentseerumissignaale neuraalsete eellasrakkude jagunemise protsessi käigus in vitro.

Mõnedes uuringutes püüti suurendada kahjustatud striatumi reinnervatsiooni protsessidele avaldatava mõju efektiivsust, siirdades embrüonaalseid striatumi rakke sellesse piirkonda neurotroofsete faktorite allikana koos ventraalse mesentsefaloni dopamiinergiliste neuronite samaaegse siirdamisega. Nagu selgus, sõltub neurotransplantatsiooni efektiivsus suuresti embrüonaalse närvikoe sisseviimise meetodist. Embrüonaalsete närvikoe preparaatide siirdamise uuringute tulemusel aju vatsakeste süsteemi (striatumi parenhüümi vigastuste vältimiseks) saadi teavet nende positiivse mõju kohta parkinsonismi motoorsele defektile.

Teistes uuringutes on eksperimentaalsed vaatlused aga näidanud, et ventraalse mesentsefaloni embrüonaalsete närvikoe preparaatide, mis sisaldavad dopamiinergilisi neuroneid, siirdamine ajuvatsakesse, samuti GABA-ergiliste embrüonaalsete närvielementide siirdamine hemiparkinsonismiga rottide striatumisse ei soodusta dopamiinergilise süsteemi kahjustatud funktsioonide taastumist. Vastupidi, immunotsütokeemiline analüüs kinnitas andmeid rottide striatumisse siirdatud ventraalse mesentsefaloni dopamiinergiliste neuronite madala ellujäämismäära kohta. Ventraalse mesentsefaloni embrüonaalse närvikoe intraventrikulaarse siirdamise terapeutiline efekt realiseerus ainult tingimusel, et embrüonaalsete striataalsete rakkude preparaat implanteeriti samaaegselt denerveeritud striatumisse. Autorid usuvad, et selle efekti mehhanism on seotud embrüonaalse striatumi GABA-ergiliste elementide positiivse troofilise mõjuga intraventrikulaarsete ventraalse mesentsefaloni siirdamiste spetsiifilisele dopamiinergilisele aktiivsusele. Siirdamistel esineva väljendunud gliaalreaktsiooniga kaasnes apomorfiini testi parameetrite kerge regressioon. Viimane omakorda korreleerus vereseerumi GFAP-i sisaldusega, mis viitas otseselt hematoentsefaalbarjääri läbitavuse rikkumisele. Nende andmete põhjal jõudsid autorid järeldusele, et vereseerumi GFAP-i taset saab kasutada siirde funktsionaalse seisundi hindamiseks piisava kriteeriumina ning hematoentsefaalbarjääri suurenenud läbitavus neurospetsiifiliste antigeenide, näiteks GFAP-i, suhtes on patogeneetiline seos siirdamise ebaõnnestumise tekkes, mis on tingitud retsipiendi närvikoe autoimmuunkahjustusest.

Teiste uurijate seisukohast on närvitüvirakkude kinnitumine ja integreerumine pärast siirdamist stabiilne ja eluaegne, kuna doonorirakke leidub retsipientidel vähemalt kaks aastat pärast siirdamist ja ilma nende arvu olulise vähenemiseta. Katseid seda seletada asjaoluga, et diferentseerumata olekus ei ekspresseeri närvitüvirakud MHC I ja II klassi molekule tasemel, mis oleks piisav immuunsüsteemi hülgamisreaktsiooni esilekutsumiseks, võib pidada tõeseks ainult madala diferentseerumisastmega närviprekursorite puhul. Kuid mitte kõik retsipiendi ajus olevad närvitüvirakud ei säili ebaküpses uinunud olekus. Enamik neist läbib diferentseerumise, mille käigus MHC molekulid ekspresseeritakse täielikult.

Eelkõige seostatakse eksperimentaalse parkinsonismi ravis embrüonaalsete ventraalsete mesentsefaloni preparaatide intrastriataalse siirdamise ebapiisavat efektiivsust siirdatud dopamiinergiliste neuronite madala ellujäämismääraga (ainult 5–20%), mis on tingitud aju parenhüümi lokaalse traumaga kaasnevast reaktiivsest glioosist siirdamise ajal. On teada, et aju parenhüümi lokaalne trauma ja samaaegne glioos põhjustavad hematoentsefaalbarjääri terviklikkuse rikkumist, mille tagajärjel vabanevad perifeersesse verre närvikoe antigeenid, eriti OCAR ja neuronispetsiifilised antigeenid. Nende antigeenide olemasolu veres võib põhjustada nende vastu spetsiifiliste tsütotoksiliste antikehade teket ja autoimmuunse agressiooni teket.

V. Tsymbalyuk ja kaasautorid (2001) teatavad, et traditsiooniline seisukoht, mille kohaselt kesknärvisüsteem on immunoloogiliselt privilegeeritud tsoon, mis on immuunsüsteemist eraldatud hematoentsefaalbarjääri abil, jääb püsima. Kirjanduse ülevaates viitavad autorid mitmetele töödele, mis näitavad, et see seisukoht ei vasta täielikult imetajate aju immuunprotsesside olemusele. On kindlaks tehtud, et aju parenhüümi viidud märgistatud ained võivad jõuda sügavatesse emakakaela lümfisõlmedesse ja pärast antigeenide intratserebraalset süstimist moodustuvad organismis spetsiifilised antikehad. Emakakaela lümfisõlmede rakud reageerivad sellistele antigeenidele proliferatsiooniga, mis algab 5. päeval pärast süstimist. Spetsiifiliste antikehade moodustumist on täheldatud ka naha siirdamisel aju parenhüümi. Ülevaate autorid pakuvad välja mitu hüpoteetilist rada antigeeni transportimiseks ajust lümfisüsteemi. Üks neist on antigeenide üleminek perivaskulaarsetest ruumidest subarahnoidaalsesse ruumi. Eeldatakse, et aju suurte veresoonte ääres paiknevad perivaskulaarsed ruumid on samaväärsed aju lümfisüsteemiga. Teine tee kulgeb mööda valgeid kiude - läbi sõelaluu nina limaskesta lümfisoontesse. Lisaks on dura mater'is ulatuslik lümfisoonte võrgustik. Hematoentsefaalbarjääri läbitungimatus lümfotsüütide jaoks on samuti üsna suhteline. On tõestatud, et aktiveeritud lümfotsüüdid on võimelised tootma ensüüme, mis mõjutavad aju "immuunfiltri" struktuuride läbilaskvust. Postkapillaarsete veenide tasandil tungivad aktiveeritud T-abistajad läbi terve hematoentsefaalbarjääri. Väide antigeene esindavate rakkude puudumisest ajus ei kannata kriitikat. Praegu on veenvalt tõestatud antigeenide esindamise võimalus KNS-is vähemalt kolme tüüpi rakkude poolt. Esiteks on need luuüdist pärinevad dendriitrakud, mis paiknevad ajus mööda suuri veresooni ja valgeaines. Teiseks on antigeenid võimelised esitlema aju veresoonte endoteelirakke ja koos MHC antigeenidega, mis toetab nende antigeenide suhtes spetsiifiliste T-rakkude klonaalset kasvu. Kolmandaks toimivad mikro- ja astrogliarakud antigeeni esitlevate ainetena. Osaledes kesknärvisüsteemi immuunvastuse kujunemises, omandavad astrotsüüdid immuunsüsteemi efektorrakkude omadused ja ekspresseerivad mitmeid antigeene, tsütokiine ja immunomodulaatoreid. γ-interferooniga (γ-INF) inkubeerimisel ekspresseerivad astrogliaalrakud in vitro MHC I ja II klassi antigeene ning stimuleeritud astrotsüüdid on võimelised antigeeni esitlema ja säilitama lümfotsüütide klonaalset proliferatsiooni.

Embrüonaalse närvikoe siirdamisega kaasnevad ajutrauma, postoperatiivne põletik, tursed ja fibriini ladestused loovad tingimused hematoentsefaalbarjääri suurenenud läbilaskvuseks koos autotolerantsuse häirega, sensibiliseerumise ja CD3+CD4+ lümfotsüütide aktiveerimisega. Auto- ja alloantigeenide esitlemist teostavad astrotsüüdid ja mikrogliiarakud, mis reageerivad y-INF-ile MHC molekulide, ICAM-1, LFA-I, LFA-3, kostimuleerivate molekulide B7-1 (CD80) ja B7-2 (CD86) ekspresseerimise ning IL-la, IL-ip ja y-INF sekretsiooniga.

Seega ei saa embrüonaalse närvikoe pikemat elulemust pärast intratserebraalset siirdamist võrreldes perifeerse manustamisega seostada siirdamisimmuniteedi tekkimise puudumisega. Lisaks mängivad monotsüütidel, aktiveeritud lümfotsüütidel (tsütotoksilised CD3+CD8+ ja T-abistajarakud) ja nende toodetud tsütokiinidel, samuti antikehadel embrüonaalse närvikoe perifeerse siirdamise antigeenide vastu äratõukereaktsiooni protsessis suurt rolli. MHC molekulide madal ekspressioonitase embrüonaalses närvikoes on teatud tähtsusega neurotransplantaatide pikemaajalise resistentsuse loomisel T-rakkude immuunprotsesside suhtes. Seetõttu areneb immuunpõletik pärast embrüonaalse närvikoe siirdamist ajju katses aeglasemalt kui pärast naha siirdamist. Sellest hoolimata täheldati 6 kuu pärast üksikute närvikoe siirdamiste täielikku hävimist. Sel juhul lokaliseeruvad MHC II klassi antigeenide poolt piiratud T-lümfotsüüdid valdavalt siirdamisvööndis (Nicholas jt, 1988). Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, et ksenoloogilise neurotransplantatsiooni ajal pikendab T-abistajarakkude (L3T4+), kuid mitte tsütotoksiliste T-lümfotsüütide (Lyt-2) ammendumine roti närvikoe ellujäämist retsipienthiirte ajus. Neurotransplantaadi hülgamisega kaasneb selle infiltratsioon peremeesorganismi makrofaagide ja T-lümfotsüütide poolt. Järelikult toimivad peremeesorganismi makrofaagid ja aktiveeritud mikrogliiarakud in situ antigeeni esitlevate immunostimuleerivate rakkudena ning doonori MHC I klassi antigeenide suurenenud ekspressioon suurendab retsipient-tsütotoksiliste T-lümfotsüütide tapjaaktiivsust.

Pole mõtet analüüsida arvukalt spekulatiivseid katseid seletada neurotransplantaadi äratõukereaktsiooni retsipiendi immuunsüsteemi reaktsiooniga doonori endoteelirakkudele või gliaalelementidele, kuna isegi puhtad närviprogenitorrakkude liinid on immuunrünnakule vastuvõtlikud. Tähelepanuväärne on see, et Fas-ligandide ekspressioon ajurakkude poolt, mis seonduvad apoptoosi retseptoritega (Fas-molekulid) aju infiltreeruvatel T-lümfotsüütidel ja indutseerivad nende apoptoosi, mängib olulist rolli transplantaadi pikema elulemuse mehhanismides KNS-is, mis on transbarjääri autoimmunogeensete kudede tüüpiline kaitsemehhanism.

Nagu V. Tsymbalyuk ja kaasautorid (2001) õigesti märgivad, iseloomustab embrüonaalse närvikoe siirdamist põletiku teke, milles osalevad aju antigeenidele sensibiliseeritud ja aktiveeritud rakud, antikehad, aga ka tsütokiinide lokaalse tootmise tulemusena. Olulist rolli mängib selles organismi eelnev sensibiliseerumine aju antigeenidele, mis tekib KNS-haiguste tekke ajal ja võib olla suunatud siirdamisantigeenidele. Seetõttu saavutatakse histoühildumatute neurotransplantaatide tõeliselt pikaajaline ellujäämine ainult immuunsüsteemi pärssimisega tsüklosporiin A-ga või monoklonaalsete antikehade sisseviimisega retsipiendi CD4+ lümfotsüütidesse.

Seega jäävad paljud neurotransplantatsiooni probleemid lahendamata, sealhulgas need, mis on seotud kudede immunoloogilise ühilduvusega ja mida saab lahendada alles pärast sihipäraseid fundamentaalseid ja kliinilisi uuringuid.