A gerincvelő sérülése nagyon súlyos következményekkel járhat, a test érzéketlenné válhat, a végtagok lebénulhatnak. Van azonban egy alattomosabb következmény is, amiről ritkábban hallani: a vérnyomás szabályozásának zavara. Ez elsőre talán nem hangzik olyan súlyosnak, mint az érzéskiesés vagy a bénulás, pedig sok gerincsérült halálát okozzák az ebből eredő komplikációk. Egy új közlemény szerint egy nemzetközi kutatócsoport olyan eszközt fejlesztett, amely segíthet helyreállítani a gerincsérültek vérnyomását.
A vérnyomás szabályozása
Egy átlagos, 70 kg testtömegű felnőtt testében nagyjából 5,5 liter vér kering. A vér sokféle anyagot szállít a szervezet minden pontjára, de elsősorban az oxigén miatt kell szorosan szabályozni a közlekedését az erekben. Az oxigént folyamatosan használják a szervezet sejtjei és amennyiben az ellátás akadozik, úgy a sejtek működése is akadozni fog. Ennek hatása elsősorban az idegrendszer esetében nyilvánulhat meg, hiszen az idegsejteket állandó, magas energiafelhasználás jellemzi. Néhány másodpercnyi fennakadás az oxigén-ellátásban szédülést vagy akár eszméletvesztést is okozhat.
Ebből az okból kifolyólag a keringési rendszer működése szoros szabályozás alatt áll. Az egyes testrészekhez jutó vér mennyiségét elsősorban a szív összehúzódásának üteme, vagyis a szívritmus és az erek átmérője által szabályozott vérnyomás határozza meg. Az erek szűkítése és a szívritmus fokozása növeli a vérnyomást, míg az erek tágítása és a szívritmus lassulása csökkenti a vérnyomást. A vér mennyisége testtájak szerint is szabályozható. A hasüregi szervek ereinek összehúzása hatására például nagyobb vértérfogat áll a szervezet más pontjainak rendelkezésére.
Ortosztatikus hipotenzió: szédülés felálláskor
Az idegrendszernek tehát alapvető jelentősége van abban, hogy a vér mindig megfelelő módon legyen szétosztva a testben. Ez normálisan csak finomabb korrekciókat igényel, ám például a hirtelen testhelyzetváltás során már komolyabb feladata van az idegrendszer keringésszabályozó együttesének. Amikor például az ember ülő helyzetből hirtelen feláll, a gravitáció hatására a lábába nagy mennyiségű vér áramlik, így viszont a törzsbe és fejbe kevesebb vér jut, mint kellene. Ez még egészséges embereknél is könnyen okozhat szédülést, de idősebb vagy keringési problémákkal küzdő embereknél akár ájuláshoz is vezethet.
A gerincvelő sérülése esetében általában zavart szenved a keringésszabályozás is. Ennek két oka is van. Egyrészt a vérnyomást érzékelő receptorok jele a gerincvelőn keresztül jut el az agyba. Másrészt a központ a gerincvelőn keresztül ad utasítást a szívritmus és az erek átmérőjének szabályozására. A gerincsérülteknél emiatt gyakori a keringésszabályozás elégtelensége, ami jellemzően ortosztatikus hipotenzió formájában jelentkezik, vagyis a betegek a felállás során szédülést, esetleg ájulást tapasztalnak. Ennek az az oka, hogy a felálláskor a lábakba áramlik a vér, ezt pedig nem tudja olyan hatékonyan ellensúlyozni a keringésszabályozás, mint egészséges embereknél. Az ortosztatikus hipotenzió a szédülés és az ájulás miatt már épp elég veszélyes lenne, de ráadásul az ilyen epizódok a szívinfarktus vagy a sztrók fokozott kockázatával is együtt járnak.
A gerincvelő-sérülés következtében kialakult ortosztatikus hipotenzió tehát jelentős egészségügyi probléma. Ennek megoldását tűzte ki célul egy nemzetközi kutatócsoport, akik igen komoly lépést tettek előre az ügyben legutóbbi közleményük szerint. A kutatócsoport nagyjából 40 tagja kanadai, svájci, francia és angol egyetemek munkatársa volt, ezzel a létszámmal pedig sikerült egy igazán monumentális kísérletsorozatot kivitelezniük.
Vérnyomás-szabályozás sérült gerincvelővel
Az egészséges szervezetben a nagyobb erekben lévő nyomásérzékelők jele a gerincvelőn keresztül jut el az agytörzshöz, pontosabban a nyúltvelőben lévő központhoz. A hirtelen felállásnál ezek a jelek azt az információt közvetítik a központ felé, hogy a vérnyomás leesett, ezért a központ utasítást ad a szimpatikus idegrendszernek a megfelelő erek átmérőjének szűkítésére. A gerincvelő sérülése miatt ez a folyamat nem megy végbe. A kutatók abban látták a megoldást, ha a nyúltvelőből érkező jelet egy beültethető eszköz révén hozzák létre közvetlenül a gerincvelőben, ahol a vérerek szűkítését végző szimpatikus idegrendszeri neuronok találhatók.
Hasonló módszerről egyébként már esett szó az Agyi aktualitások rovatban (ÉT 2019/39), hiszen a gerincsérülések következményeképp kialakuló bénulást is ilyen stratégiával próbálják áthidalni. Épp ezeknek a vizsgálatoknak hála született az a megfigyelés, hogy a gerincvelő törzsi szakaszára helyezett ingerlő készülékek bekapcsolása a vérnyomást is befolyásolja. Hogy erről meggyőződjenek, a kutatók patkányokon modellezték a gerincvelősérülés következményeit. A patkányok testfelépítéséből adódóan náluk a testhelyzet változtatásának nincs komoly hatása a vérnyomásra. Ebből az okból kifolyólag egy vákuumos kamra segítségével idézték elő azt a hatást, amit embernél a hirtelen felállás okozhat. A vákuumkamra vérnyomásra gyakorolt hatását a gerincvelő elektromos ingerlésével próbálták ellensúlyozni. Az eredmények megerősítették a korábbi megfigyelést: a gerincvelő epidurális elektródával való ingerlése fokozza a vérnyomást.
Hogyan befolyásolja a vérnyomást a gerincvelő ingerlése?
A kutatók ezután azt a kérdés próbálták megválaszolni, hogy vajon miért váltja ki ezt a hatást az ingerlés. Ehhez először a készülék által generált elektromos mezőket és a gerincvelő anatómiáját modellezték. Ezek alapján meghatározták, hogy mely elemekre gyakorolhatta a legnagyobb hatást az ingerlés. Azt találták, hogy a nagy átmérőjű érzőidegekre gyakorolhatott hatást az eszköz, pedig ezek normálisan a bőrtől érkező információt szállítják a gerincvelőbe. Ezt klasszikus átmetszéses vizsgálattal is megerősítették: a nyúlványok átvágása után már nem emelte meg a vérnyomás az epidurális ingerlés. A kutatók arról is hasonló módszerekkel győződtek meg, hogy a szimpatikus rostok érszűkítő hatása a közvetlen oka a vérnyomás fokozódásának. Azt is kiderítették, hogy a szimpatikus rostok közül a hasüregi szervek ereit beidegzők játszák a központi szerepet ebben a folyamatban. Ezek alapján tehát úgy tűnik, hogy az epidurális ingerlés a nagy átmérőjű érzőnyúlványokat aktiválja, melyek közvetve aktiválják a hasüregi szervek ereinek átmérőjét szabályozó szimpatikus neuronokat.
A rágcsálótól az emberig
A kutatók ezután az ingerlés vezérlésével foglalkoztak. A lehető legpontosabban igyekeztek lemásolni az egészséges szervezetben kialakuló idegi aktivitást a beültethető eszközzel. Miután a patkányban megfelelően működött ez az ún. biomimetikus vezérlő, egy főemlősön, a rézuszmajmon is kipróbálták az eszköz felnagyított mását. A kísérleti állatok vérnyomását folyamatosan monitorozta egy beültetett szerkezet és az ez által mért értékekhez igazították az epidurális ingerlés mértékét. Az implantátum kiválóan működött a majmoknál is, ellensúlyozta a kísérletileg előidézett gerincsérülés által okozott keringési zavart.
A kísérletsorozatnak azonban még itt sem volt vége. A kutatók egy gerincsérült személynek is beültették az általuk fejlesztett eszközt. A beteg gerincvelője a nyaki szakaszon sérült, és súlyos problémákat okozott nála a vérnyomás-szabályozás hiánya. Az implantátumot a legalsó törzsi csigolyák tájékára ültették be, hogy közvetlenül a hasüregi szervekhez futó szimpatikus idegeket ingerelje. A betegnél az eszköz bekapcsolása megnövelte a vérnyomást, sőt az eszköz képes volt ellensúlyozni egy dönthető ágy által előidézett vérnyomásingadozást is, manuális irányítással.
A kutatócsoport tehát egy olyan eszközt fejlesztett, amely alkalmas lehet a gerincsérülés következtében kialakuló keringési problémák orvoslására, ráadásul az eszköz hatékonyságát már egy valódi beteg esetében is kimutatták. A vizsgálat ebből a szempontból példátlan, az eszközt patkányokon és rézuszmajmokon tesztelték, majd klinikai környezetben is próbára tették. A gerincsérülés következményeképp kialakult keringési problémákra ugyan jelenleg is vannak gyógyszeres, és más jellegű kezelések, ám ezektől nagyobb hatékonysággal kecsegtet ez az új módszer.
Ez a cikk az Élet és Tudomány 2021/12. számában jelent meg.
