Мистерията на болестта на Хиршпрунг за науката
Болестта на Hirschsprung, която засяга червата, отдавна е пъзел. Днес ние не само по-добре разбираме причините за това, но тяхното изследване поднови нашето разбиране за ембрионалното развитие.
При лица с болест на Hirschsprung дебелото черво има лоша двигателна активност.
Берлин 1886, годишен конгрес на детските болести. Датският педиатър Харалд Хиршспрунг представя случая с две деца, починали в ранна възраст от хранителен дефицит, свързан с хроничен запек. При аутопсията беше установено, че дебелото черво е хипертрофирано: болусът се е натрупал там, разпъвайки органа и причинявайки изразено възпаление. Диагнозата се поставя, но причината за запека избягва Hirschsprung, който не открива никакви видими пречки за преминаването на болуса. Болестта, която сега носи неговото име, засяга 1 на 5000 новородени по целия свят. Следователно рядко заболяване. И все пак неговото проучване не само позволи хирургично лечение, което доведе до излекуване в 95% от случаите, но беше - и все още е - пътека за разбиране на червата и дори по-общо на ембриона.
През петдесетте години от представянето на Hirschsprung не се е появил път за лечение. Тъй като се предполагаше, че уголемената част на дебелото черво е причина за патологията, беше извършено отстраняването му, без ефект. Едва през 1948 г. датски хирург Орвар Свенсън, тогава стажант в Детска болница в Бостън, поставя под съмнение мотивите, оправдаващи тази хирургична процедура. Дете с болест беше прието в нейното отделение и бе поддържано живо чрез колостомия - байпас на уголеменото дебело черво, водещ директно към кожата: дебелото черво, прикрепено към ануса, беше зашито и оставено на място. Използвайки манометричен балон, Суенсън измерва промените в налягането в колостомата и ануса: докато по-рано увеличеното дебело черво, свързано с колостомата, се свива нормално, дисталното дебело черво, разположено точно над ануса, изглежда инертно. Суонсън имаше доказателство, една объркана причина и симптом: именно натрупването на химус - усвоеният хранителен болус - причини хипертрофията и възпалението. Запекът се дължи на удушаване, свързано с неуспешна контрактилна активност на дисталното дебело черво.
Следователно Суенсън предлага да извърши обратната операция: поддържайте дебелото черво увеличено, но извадете най-тясната най-дистална част. След някои тестове върху кучета, младият пациент е първият пациент, излекуван по метода на Swenson; той живее и до днес и има четири деца.
Суенсън отиде по-далеч. Той анализира парчетата от дисталното дебело черво, отстранени след операцията, и отбелязва системното отсъствие на ентерични неврони. Ентеричните неврони съставляват вътрешната нервна система на червата: има 100 милиона от тях при възрастни, които са организирани в две концентрични нишки, които покриват храносмилателния тракт по цялата му дължина. Вътрешната мрежа регулира химическата активност на храносмилането, адсорбцията на хранителни вещества, ензимните потоци. По-периферният пръстен е притиснат между два слоя мускули: този мускулно-невронен механизъм задейства и контролира перисталтичното движение, което позволява напредването на хранителния болус. Следователно отсъствието на неврони в болното дебело черво естествено обяснява тяхната перисталтична недостатъчност. Но защо пациентите са лишени от неврони на това точно място ?
Неврони от другаде
Отговорът ни отвежда в 60-те години на миналия век, в един от най-големите центрове за размножаване на миши по биология, лабораторията Джаксън, в Мейн, САЩ. Там се съхраняват над 7000 генетично идентифицирани линии на мишки, най-вече под формата на замразени яйца и сперма. Биологът Присила Лейн се интересуваше по-специално от две линии, наречени смъртоносно петнисто и пигментно смъртоносно. Една четвърт от мишките в тези линии умряха няколко дни след раждането и представиха, подобно на децата, описани от Hirschsprung, разширено дебело черво. Тези линии очевидно предоставиха ценен животински модел. Освен това козината на същите тези млади мишки е осеяна с големи участъци от депигментация, което им придава характерен петнист вид.
Този пигментационен дефект привлече ушите на няколко изследователи. Беше известно, че клетките, произвеждащи пигментите на кожата, меланоцитите, произхождат от преходна структура, обща за всички гръбначни животни, нервния гребен. И все пак няколко години по-рано, през 1954 г., Честър Интема и Уорнър Хамънд от Държавния университет в Ню Йорк в Сиракуза публикуват изчерпателно проучване, описващо ефектите от аблацията на различни сегменти на нервния гребен върху развитието на пилешкия ембрион. . Премахването на така наречения вагусен сегмент на билото беше довело до черва ... лишена от ентерични неврони! Без да възприемат връзката с болестта, изследователите бяха направили пиле "Hirschsprung".
Химери на помощ
Изведнъж стана по-ясно: меланоцитите и нервните клетки на червата произхождат от една и съща популация от мигриращи клетки, клетките на нервния гребен. Следователно както пигментното, така и чревното засягане на мишките на Priscilla Lane може да се обясни съвсем естествено, като се предположи, че тази клетъчна популация не е мигрирала правилно по време на ембриогенезата. Концептуалната стъпка беше огромна. По-късно тази идея поражда по-общото понятие за неврокристопатия, което включва всички аномалии в развитието и тумори, произхождащи от дисфункция на клетките на нервния гребен. Болестта на Hirschsprung е една от тях, както и синдромът на Ваарденбург, който се характеризира с дефекти в пигментацията, глухота и черепни малформации или болест на DiGeorge, която води до липса на тимус и паращитовидни жлези и сърдечни дефекти.
Следователно болестта на Hirschsprung се дължи на дефект в миграцията на клетките от нервния гребен към червата. Но как тези клетки, които произхождат от първичната ембрионална гънка, са попаднали в червата на развиващото се животно? В края на 60-те години Никол ле Дуарин, тогава в Нантския факултет на науките, въведе нов и по-малко инвазивен подход от аблацията. Тя беше забелязала, че клетките на пъдпъдъците лесно се различават от тези на пилешкото чрез биохимично оцветяване, наречено Feulgen. Тя замени сегменти от пилешки нервен гребен с парчета, взети от пъдпъдъци, точно преди клетките да започнат да мигрират, и инкубира тези химери на пъдпъдъчи пилета. След това, като анализира тъканите им по време на развитието, използвайки оцветяване с Feulgen, тя проследи съдбата на пъдпъдъчи клетки.
Този метод имаше решаващо предимство пред оцветените инжекции с мастило, използвани дотогава: мастилото се разреждаше върху клетъчните деления, докато стане незабележимо, докато трансплантираните пъдпъдъчи клетки продължават да се делят и интегрират чудесно в тези хилеми от пъдпъдъчи пилета. Петното на Feulgen разкри причудливите траектории на клетките на нервния гребен, като вени от минно находище. Вагусните клетки навлязоха в храносмилателния тракт на нивото на бъдещия хранопровод, след което се оттичаха надолу към дебелото черво (вижте снимката на противоположната страница), като мигрираха вътре в стената на развиващото се черво. В човешкия ембрион този клетъчен изход започва през четвъртата гестационна седмица и продължава между пет и дванадесет седмици. Веднъж поставени на мястото си, клетките на нервния гребен постепенно се диференцират в неврони, които ще съставят чревната нервна система.