Poranenie krčnej chrbtice s tlakom úlomkov na miechu. Zobrazenie pomocou nukleárnej magnetickej rezonancie. Kredit: Андрей Королев 86, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

K poškodeniu, prípadne až úplnému prerušeniu motorických nervových dráh v mieche dochádza najčastejšie následkom úrazu. Následky závisia od lokalizácie a závažnosti úrazu, v najhoršom prípade ostane pacient úplne a doživotne ochrnutý - to platí pre úrazy v oblasti krčnej chrbtice, ktorých je bohužiaľ najviac. Pri poraneniach hrudnej a bedrovej chrbtice ochrnie časť trupu a dolné končatiny. Pri menej závažných poraneniach je ochrnutie len dočasné, pri ťažkých úrazoch doživotné. Pri poranení horných krčných stavcov dochádza aj k ochrnutiu dýchacích svalov, zastaveniu dýchania a bez pomoci pacient umrie hneď po úraze. V nie tak dávnej minulosti pacienti umierali krátko po poranení miechy na komplikácie dlhodobého pobytu na lôžku, napríklad zápal pľúc alebo pľúcnu embóliu, a to aj s ľahším poškodením miechy, u ktorých bola nádej na postupnú, čiastočnú alebo aj úplnú úpravu stavu v priebehu nasledujúcich týždňov a mesiacov. Keď sa lekári naučili zvládať počiatočné komplikácie a niektorí ochrnutí pacienti začali prežívať aj dlhé roky, pozornosť vedcov sa zamerala na možností obnovenia ich pohyblivosti. Od počiatku bolo jasné, že ide o veľmi ťažkú úlohu - nervové vlákna totiž samé nie sú schopné regenerácie s obnovou pôvodnej funkcie.

Implantovaný neurostimulátor s elektródami (ilustračný obrázok). Kredit: University of Louisville Hospital.

Chirurgické ošetrenie miechy, vzhľadom na poškodenie na mikroskopickej úrovni, nie je prostriedkom k náprave poškodených nerových vlákien (neurónov). Môže však pomôcť, ak je včas, spravidla v priebehu prvého dňa odstránený trvajúci tlak na miechu (kostným úlomkom, krvným výronom atď.). Pokusy donútiť dorásť nervové vlákna zatiaľ končili nezdarom. Nesplnili sa ani nádeje, vkladané do aplikácie kmeňových buniek, ktoré by mohli vytvoriť akési premostenie porušeného úseku miechy. Ukázalo sa tiež, že nervové prepojenia v mieche sú oveľa komplikovanejšie, ako sa predpokladalo - čo sa týka motoriky, zďaleka sa nejedná len o nejaké jednoduché vedenie medzi mozgom a svalmi. Sú tu napríklad spätnoväzobné okruhy, ktoré sprostredkujú informácie o napätí svalov, zaťažení končatiny, atď.

Z praktického hľadiska sú v súčasnosti pre pacientov prospešné predovšetkým nové sofistikované mechanické pomôcky. Na konci ich vývoja by raz mohli byť aj elektrickou aktivitou mozgu riadené exoskeletony, ktoré by nahradili ochrnuté svaly.

Profesor Grégoire Courtine, Center for Neuroprosthetics and Brain Mind Institute, School of Life Sciences, Swiss Federal Institute of Technology (EPFL), Lausanne. Kredit: EPFL

Určitým prelomom v snahách o obnovenie funkcie svalov sa pred niekoľkými rokmi stal objav účinku epidurálnej elektrickej stimulácie miechy. Táto metóda spočíva v aplikácii elektrických impulzov s určitou frekvenciou a intenzitou elektródami, priloženými na miechu a používa sa hlavne na liečbu ináč neovplyvniteľnej bolesti. Mnohí takto liečení pacienti dokážu po niekoľkých mesiacoch liečby s výdatnou podporou fyzioterapie chodiť, hoci spravidla s oporou. Je všeobecne prijímaný názor, že u týchto pacientov elektrostimulácia podporila funkciu malého zvyšku funkčných nervových dráh a o ostatné sa postarala plasticita centrálneho nervového systému - schopnosť jeho neporušených častí do určitej miery prebrať funkciu tých zničených.

Desiatky pracovníkov z európskych (prevažne švajčiarskych) a amerických pracovísk sa od roku 2017 podieľali na zdokonalení tohto liečebného postupu tak, aby bola realizovateľná cielená epidurálna elektrická stimulácia (epidural electrical stimulation - EES) nervových zväzkov (koreňov), ovládajúcich určité svalové skupiny, namiesto dovtedy aplikovanej necielenej stimulácie zadných oblastí miechy (kadiaľ prebiehajú motorické nervové dráhy). Ako sa ukázalo, vyžaduje to umiestnenie stimulačných elektród s presnosťou na milimetre, pričom poloha nervových zväzkov v miešnom kanáli vykazuje určité individuálne rozdiely. Vhodné umiestnenie elektród bolo určené na základe dát z podrobných a vysoko špecializovaných CT a NMR vyšetrení (počítačová tomografia a nukleárna magnetická rezonancia) desiatok pacientov a individuálne upravené pre každého z liečenej skupiny. Poloha elektród na implantovanej platničke bola určená s podporou softwarového rámca a tiež bolo potrebné vyvinúť software pre konfiguráciu parametrov stimulácie cez každú elektródu v závislosti od zamýšľanej pohybovej aktivity. Výsledky práce desiatok ľudí z desiatok inštitúcii boli nakoniec vložené do rúk neurochirurga, ktorý s milimetrovou presnosťou umiestnil platničku s elektródami na nervové zväzky.

Epidural electrical stimulation. Kredit IBS Hospitals.

Schopnosť pohybovať končatinami sa u všetkých troch liečených pacientov objavila hneď po operácii. Niekoľko hodín trvala počiatočná konfigurácia parametrov elektrostimulácie. Po niekoľkých dňoch boli pacienti schopní prejsť krátke vzdialenosti s pomocou mechanickej opory a táto schopnosť sa ďalej zlepšovala za pomoci fyzioterapie. Ich dolné končatiny však zďaleka neunesú celú váhu tela, na čom sa určite podieľa aj ochabnutie svalov po viacročnej nečinnosti.

Liečba, po ktorej sa roky ochrnutí pacienti za jeden deň aspoň čiastočne postavili na vlastné nohy, je nesporne obrovským pokrokom tým skôr, že otvára aj možnosti ďalšieho rozvoja. V súčasnom štádiu však ešte zďaleka nie je vhodná pre použitie v bežnej praxi.

Obmedzenia vyplývajú napríklad z toho, že boli použité a prispôsobené bežné zariadenia pre elektrostimulačnú liečbu. Pole 16 elektród považujú sami autori za nedostatočné a pripravujú platničky s väčším počtom elektród. Ďalej, nie je isté, do akej miery bude nevyhnutná individuálna príprava elektródového poľa pre každého ďalšieho pacienta. Z priestorových dôvodov zatiaľ nebude možná ani liečba poranenia miechy na všetkých úrovniach. Takisto metóda nebude vhodná pre liečbu pacienta čoskoro po úraze, ktorý sa bude musieť najskôr zahojiť a stav pacienta stabilizovať. Stále tiež platí predpoklad, že aj pre úspech cielenej elektrostimulácie nervových koreňov je potrebná zachovaná funkcia aspoň malého zvyšku nervových dráh. Napriek všetkým obmedzeniam, zdokonaľovanie cielenej elektrostimulácie je po desaťročiach sklamaní prvou cestou k liečbe paraplégie, ktorá preukázala jednoznačné pozitívne výsledky aj možnosť ďalšieho rozvoja aj po odskúšaní u ľudí.

Treba ešte spomenúť, že vedecká konkurencia nezaháľa a testuje aj iné metódy liečby, napríklad bioaktívne proteínové molekuly, stimulujúce regeneráciu nervových vlákien. Tieto a ďalšie pokusy sú síce sľubné, ale zatiaľ neprekročili štádium testov na zvieracích modeloch.

Zdroj: Activity-dependent spinal cord neuromodulation rapidly restores trunk and leg motor functions after complete paralysis, Nature Medicine, 7.2.2022: