Các nhà khoa học tại Trường Y Icahn thuộc Đại học Mount Sinai đã xác định được một công tắc phân tử trong tế bào thần kinh giúp hạn chế sự tái tạo của các sợi trục bị tổn thương. Nghiên cứu của họ, được công bố trên tạp chí Nature, cho thấy rằng việc ngăn chặn một loại protein được gọi là thụ thể aryl hydrocarbon (AHR) có thể thúc đẩy sự tái tạo thần kinh và giúp phục hồi chức năng sau chấn thương ở các dây thần kinh ngoại biên hoặc tủy sống.

Sợi trục là những sợi dài truyền tín hiệu giữa các tế bào thần kinh, hay nơ-ron, trong toàn bộ hệ thần kinh trung ương và ngoại biên. Những cấu trúc này rất cần thiết cho sự giao tiếp trong cơ thể. Khi sợi trục bị tổn thương, quá trình phục hồi phụ thuộc vào khả năng tái tạo của nơ-ron.

Ở các loài động vật có vú trưởng thành, khả năng này rất hạn chế. Do đó, tổn thương dây thần kinh hoặc tủy sống thường dẫn đến mất khả năng vận động hoặc cảm giác kéo dài hoặc vĩnh viễn. Các nhà nghiên cứu đã dành nhiều năm để cố gắng hiểu tại sao quá trình phục hồi này lại bị hạn chế đến vậy.

Một cơ chế hãm phân tử đối với quá trình tái tạo

Nghiên cứu cho thấy AHR đóng vai trò trung tâm trong việc kiểm soát phản ứng của các tế bào thần kinh đối với tổn thương.

“Khi các tế bào thần kinh bị tổn thương, chúng phải đối phó với căng thẳng đồng thời cố gắng tái tạo lại các sợi trục của mình”, Tiến sĩ Hongyan Zou, Giáo sư Phẫu thuật Thần kinh và Khoa học Thần kinh tại Trường Y Icahn thuộc Đại học Mount Sinai và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết. “Chúng tôi phát hiện ra rằng AHR hoạt động như một phanh hãm, chuyển hướng các tế bào thần kinh sang việc quản lý căng thẳng thay vì xây dựng lại các kết nối bị hư hỏng”.

Các thí nghiệm cho thấy tín hiệu AHR hoạt động làm chậm quá trình tái tạo sợi trục thần kinh. Khi các nhà nghiên cứu loại bỏ AHR hoặc ngăn chặn nó bằng thuốc, các sợi trục bị tổn thương tái tạo hiệu quả hơn. Trong các mô hình chuột bị tổn thương dây thần kinh ngoại biên và tủy sống, việc ức chế AHR cũng cải thiện cả khả năng phục hồi vận động và cảm giác.

Cân bằng giữa sinh tồn và tăng trưởng

Phân tích sâu hơn đã hé lộ lý do tại sao điều này xảy ra. Sau khi bị tổn thương, AHR giúp các tế bào thần kinh duy trì chất lượng protein thông qua một quá trình gọi là proteostasis. Phản ứng này bảo vệ các tế bào khỏi bị căng thẳng nhưng hạn chế việc sản xuất các protein mới cần thiết cho quá trình sửa chữa.

Khi AHR bị tắt, các tế bào thần kinh sẽ thay đổi ưu tiên. Chúng tăng cường sản xuất protein và kích hoạt các con đường hỗ trợ sự phát triển của sợi trục. Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng phản ứng tái tạo này phụ thuộc vào một yếu tố khác, HIF-1α, yếu tố kiểm soát các gen liên quan đến quá trình trao đổi chất và sửa chữa mô.

“Phát hiện này cho thấy các tế bào thần kinh sử dụng AHR để cân bằng giữa sự sống còn và khả năng tái tạo”, Tiến sĩ Zou giải thích. “Bằng cách loại bỏ cơ chế hãm này, chúng ta có thể đưa các tế bào thần kinh vào trạng thái có lợi cho việc phục hồi”.

Vai trò kép của cảm biến môi trường

AHR ban đầu được xác định là một thụ thể phát hiện các chất độc hại trong môi trường, còn gọi là chất ngoại lai. Những phát hiện mới cho thấy nó cũng có một vai trò quan trọng bên trong tế bào, giúp các tế bào thần kinh tích hợp các tín hiệu từ môi trường với khả năng tái tạo sau khi bị tổn thương.

Nghiên cứu này là bước đi ban đầu hướng tới các liệu pháp tiềm năng. Một số loại thuốc ức chế AHR hiện đang được thử nghiệm lâm sàng cho các bệnh lý khác, làm tăng khả năng chúng có thể được thử nghiệm đối với các tổn thương thần kinh và tủy sống.

Tuy nhiên, cần nhiều nghiên cứu hơn nữa trước khi phương pháp này có thể được áp dụng cho bệnh nhân. Các nghiên cứu trong tương lai sẽ tìm hiểu xem thuốc ức chế AHR hoạt động hiệu quả như thế nào đối với các loại tổn thương thần kinh khác nhau, xác định thời điểm và liều lượng tối ưu, và kiểm tra tác dụng của chúng đối với các tế bào khác sau chấn thương.

Nhóm nghiên cứu tại Mount Sinai dự định thử nghiệm cả thuốc ức chế AHR và các phương pháp trị liệu gen nhằm giảm hoạt động của AHR trong tế bào thần kinh. Mục tiêu là để xem liệu những chiến lược này có thể tăng cường hơn nữa sự tái tạo sợi trục và cải thiện khả năng phục hồi sau chấn thương tủy sống, đột quỵ và các rối loạn thần kinh khác hay không.