Misterul bolii lui Hirschsprung pentru știință
Boala Hirschsprung, care afectează intestinul, a fost mult timp un puzzle. Astăzi, nu numai că înțelegem mai bine cauzele sale, dar explorarea lor ne-a reînnoit înțelegerea dezvoltării embrionare.
La persoanele cu boala Hirschsprung, colonul are o activitate motorie slabă.
Berlin 1886, congres anual al bolilor din copilărie. Medicul pediatru danez Harald Hirschsprung prezintă cazul a doi copii care au murit la o vârstă fragedă din cauza unui deficit alimentar legat de constipație cronică. La autopsie, colonul s-a dovedit a fi hipertrofiat: bolusul alimentar se acumulase acolo, distanțând organul și provocând inflamații pronunțate. Diagnosticul este pus, dar cauza constipației scapă de Hirschsprung, care nu detectează niciun obstacol vizibil în trecerea bolusului. Boala, care acum îi poartă numele, lovește 1 din 5.000 de nou-născuți din întreaga lume. Prin urmare, o boală rară. Cu toate acestea, studiul său nu numai că a permis un tratament chirurgical care a dus la o vindecare în 95% din cazuri, dar a fost - și este în continuare - pesmet pentru înțelegerea dezvoltării intestinului și chiar, mai general, a embrionului.
În cei cincizeci de ani de la prezentarea lui Hirschsprung, nu a apărut nicio cale de tratament. Deoarece partea mărită a colonului a fost suspectată a fi cauza patologiei, îndepărtarea sa a fost efectuată, fără efect. Abia în 1948 un chirurg danez, Orvar Swenson, pe atunci intern la Spitalul de Copii din Boston, a pus la îndoială raționamentul care justifica această procedură chirurgicală. Un copil cu boala fusese internat în secția ei și ținut în viață printr-o colostomie - o ocolire a colonului mărit care ducea direct spre piele: colonul atașat la anus fusese suturat și lăsat la locul său. Folosind un balon manometric, Swenson a măsurat schimbările de presiune la colostomie și anus: în timp ce colonul anterior mărit, conectat la colostomie, s-a contractat normal, colonul distal, situat chiar deasupra anusului, părea inert. Swenson a avut dovada, o cauză și un simptom confuz: acumularea de chimi - bolul alimentar digerat - a cauzat hipertrofia și inflamația. Constipația s-a datorat strangulării asociate cu eșecul activității contractile a colonului distal.
Prin urmare, Swenson a propus să efectueze operația inversă: mențineți colonul mărit, dar extrageți partea cea mai distală îngustă. După câteva teste pe câini, tânărul pacient a fost primul pacient care a fost vindecat prin metoda Swenson; el trăiește și astăzi și a avut patru copii.
Swenson a mers mai departe. El a analizat bucățile de colon distal îndepărtate în urma operației și a remarcat absența sistematică a neuronilor enterici. Neuronii enterici constituie sistemul nervos intrinsec al intestinului: există 100 de milioane la adulți, care sunt organizați în două fire concentrice care acoperă tractul digestiv pe toată lungimea sa. Plasa internă reglează activitatea chimică a digestiei, adsorbția nutrienților, fluxurile enzimatice. Inelul mai periferic este intercalat între două straturi de mușchi: acest ansamblu mușchi-neuron declanșează și controlează mișcarea peristaltică care permite avansarea bolusului alimentar. Așadar, absența neuronilor în colonul bolnav a explicat în mod natural insuficiența lor peristaltică. Dar de ce erau pacienții lipsiți de neuroni în acest loc precis ?
Neuroni din altă parte
Răspunsul ne duce în anii 1960, într-unul dintre cele mai mari centre de reproducere murină pentru biologie, laboratorul Jackson, din Maine, Statele Unite. Peste 7.000 de linii de șoareci identificate genetic sunt stocate acolo, mai ales sub formă de ouă și spermă congelate. Biologul Priscilla Lane a fost interesat de două linii în special, numite letale reperate și piebald letale. Un sfert din șoarecii acestor rânduri au murit la câteva zile după naștere și au prezentat, la fel ca și copiii descriși de Hirschsprung, un colon mărit. Aceste linii au oferit în mod clar un model animal valoros. Învelișul acestor aceiași șoareci tineri a fost, de asemenea, presărat cu zone mari de depigmentare, care le-au conferit un aspect caracteristic pătat.
Acest defect de pigmentare a atras urechile mai multor cercetători. Se știa că celulele care produc pigmenții pielii, melanocitele, provin dintr-o structură tranzitorie comună tuturor vertebratelor, creasta neuronală. Cu toate acestea, cu câțiva ani mai devreme, în 1954, Chester Yntema și Warner Hammond, de la Universitatea de Stat din New York din Siracuza, au publicat un studiu exhaustiv care descrie efectele ablației diferitelor segmente ale creastei neuronale asupra dezvoltării. embrion. Îndepărtarea așa-numitului segment vagal al crestei a dus la un intestin ... lipsit de neuroni enterici! Fără a percepe legătura cu boala, cercetătorii făcuseră un pui „Hirschsprung”.
Chimere la salvare
A fost brusc mai clar: melanocitele și celulele nervoase ale intestinului proveneau din aceeași populație de celule migratoare, celulele creastei neuronale. Afecția atât pigmentară, cât și intestinală a șoarecilor Priscilla Lane ar putea fi, prin urmare, explicată destul de natural, presupunând că această populație de celule nu a migrat corect în timpul embriogenezei. Pasul conceptual a fost enorm. Această idee a dat naștere mai târziu noțiunii mai generale de neurocristopatie, care include toate anomaliile de dezvoltare și tumorile provenite din disfuncția celulelor crestei neuronale. Boala Hirschsprung este una dintre acestea, la fel și sindromul Waardenburg, care se caracterizează prin defecte de pigmentare, surditate și malformații craniene sau boala DiGeorge, care are ca rezultat absența timusului și paratiroidului și a defectelor cardiace.
Boala Hirschsprung s-a datorat, așadar, unui defect în migrarea celulelor de pe creasta neuronală în intestin. Dar cum au ajuns aceste celule, care provin din plica embrionară primordială, în intestinul animalului în curs de dezvoltare? La sfârșitul anilor 1960, Nicole le Douarin, apoi la Facultatea de Științe din Nantes, a introdus o abordare nouă și mai puțin invazivă decât ablația. Ea observase că celulele de prepeliță se disting cu ușurință de cele ale puiului printr-o colorare biochimică numită Feulgen. Ea a înlocuit segmente de creastă neuronală de pui cu bucăți luate din prepeliță chiar înainte ca celulele să înceapă să migreze și a incubat aceste himere de prepeliță-pui. Apoi, analizând țesuturile lor în timpul dezvoltării folosind colorarea Feulgen, ea a urmărit soarta celulelor de prepeliță.
Această metodă a avut un avantaj decisiv față de injecțiile cu cerneală colorată utilizate până atunci: cerneala s-a diluat pe diviziunile celulare până a devenit imperceptibilă, în timp ce celulele de prepeliță transplantate au continuat să se împartă și să se integreze minunat în aceste himere de prepeliță-pui. Pata Feulgen a dezvăluit traiectoriile bizare ale celulelor crestei neuronale, precum venele dintr-un zăcământ minier. Celulele vagale au pătruns în tractul digestiv la nivelul viitorului esofag, apoi au curs în jos către colon (vezi fotografia de pe pagina opusă), migrând în interiorul peretelui intestinului în curs de dezvoltare. În embrionul uman, acest exod celular începe în a patra săptămână de gestație și durează între cinci și doisprezece săptămâni. Odată plasate, celulele crestei neuronale se diferențiază treptat în neuroni care vor forma sistemul nervos enteric.