Опорављају се нервне ћелије

Популарни израз „Нервне ћелије се не обнављају“ доживљава се од детињства као непроменљива истина. Међутим, тај аксиом није ништа друго него мит, а нови научни подаци то оповргавају..

Природа у развоју мозга поставља веома висок степен сигурности: током ембриогенезе настаје велики вишак неурона. Скоро 70% њих умире прије рођења дјетета. Људски мозак наставља да губи неуроне и након рођења, током живота. Таква ћелијска смрт је генетски програмирана. Наравно, не умиру само неурони, већ и друге ћелије тела. Само сва друга ткива имају високи регенеративни капацитет, тј. Њихове ћелије се дијеле, замјењујући мртве. Процес регенерације је најактивнији у епителним ћелијама и крвотворним органима (црвена коштана срж). Али постоје ћелије у којима су блокирани гени одговорни за репродукцију поделом. Поред неурона, ове ћелије укључују и ћелије срчаног мишића. Како људи успевају да сачувају интелект до врло напредних година, ако нервне ћелије умру и не ажурирају се?

Једно могуће објашњење: у нервном систему, не раде сви истовремено, већ само 10% неурона. Ова чињеница се често наводи у популарној и чак научној литератури. Више пута сам морао да разговарам о овој изјави са мојим домаћим и страним колегама. И нико од њих не разуме одакле је та фигура дошла. Свака ћелија истовремено живи и "ради". У сваком неурону се стално дешавају метаболички процеси, протеини се синтетизују, генеришу и преносе нервни импулси. Стога, остављајући хипотезу о „одмарајућим“ неуронима, окренимо се једној од особина нервног система, односно његовој изузетној пластичности..

Смисао пластичности је да функције мртвих нервних ћелија преузимају њихове преживеле колеге, које повећавају величину и формирају нове везе, компензирајући изгубљене функције. Висока, али не и неограничена, ефикасност такве компензације може се илустровати на примеру Паркинсонове болести, у којој постоји постепена смрт неурона. Испоставља се да док око 90% неурона не умре у мозгу, клинички симптоми болести (дрхтање удова, ограничење покретљивости, нестабилан ход, деменција) се не појављују, односно особа изгледа практично здрава. Тако једна жива нервна ћелија може заменити девет мртвих.

Али пластичност нервног система није једини механизам који омогућава очување интелекта у екстремној старости. Природа такође има резервну опцију - појаву нових нервних ћелија у мозгу одраслих сисара, или неурогенезу.

Први извештај о неурогенези појавио се 1962. године у престижном научном часопису "Наука". Чланак је насловљен "Да ли се у мозгу одраслих сисара формирају нови неурони?". Његов аутор, професор Џозеф Олтман са Универзитета Пурдуе (САД), користећи електричну струју, уништио је једну од структура мозга пацова (латерално геникулирајуће тијело) и тамо убризгао радиоактивну супстанцу која продире у нове станице. Неколико месеци касније, научник је открио нове радиоактивне неуроне у таламусу (предњем мозгу) и церебралном кортексу. Током следећих седам година, Алтман је објавио још неколико радова који доказују постојање неурогенезе у мозгу одраслих сисара. Међутим, онда је, шездесетих година, његов рад изазвао само скептицизам међу неуронаучницима, њихов развој није уследио..

И само двадесет година касније, неурогенеза је поново "откривена", али већ у мозгу птица. Многи истраживачи птица певачица обратили су пажњу на чињеницу да у свакој сезони парења, мушки канаринац Серинус цанариа пјева песму са новим "коленима". Штавише, он не усваја нове трилера од својих колега, јер су песме ажуриране изоловано. Научници су почели да детаљно проучавају главни вокални центар птица који се налази у посебном делу мозга и открили да на крају сезоне парења (у канаринцима пада у августу и јануару) значајан део неурона вокалног центра је умро, вероватно због прекомерног функционалног оптерећења. . Средином 1980-их, професор Фернандо Ноттебум са Роцкефеллер универзитета (САД) је успио показати да се код одраслих мушких канараца процес неурогенезе стално јавља у вокалном центру, али је број формираних неурона подложан сезонским флуктуацијама. Врхунац неурогенезе у канаринцима је у октобру и марту, односно два месеца после сезона парења. Зато се „библиотека“ мушких канарских песама редовно ажурира..

Крајем 1980-их, неурогенеза је детектована и код одраслих водоземаца у лабораторији лењинградског научника професора А.Л. Поленова.

Одакле долазе нови неурони ако се нервне ћелије не дијеле? Извор неурона код птица и водоземаца био је неуронске матичне ћелије вентрикуларног зида. Током развоја ембриона, од ових ћелија се формирају ћелије нервног система: неурони и глијалне ћелије. Али нису све матичне ћелије претворене у ћелије нервног система - неке од њих су "скривене" и чекају на крилима.

Као што је показано, нови неурони излазе из матичних ћелија одраслог организма иу нижих кичмењака. Међутим, требало је скоро петнаест година да се докаже да се сличан процес одвија у нервном систему сисара..

Развој неурознаности почетком 1990-их довео је до открића "новорођених" неурона у мозгу одраслих пацова и мишева. Пронађени су углавном у еволуцијским древним деловима мозга: олфакторне луковице и кортекс хипокампуса, који су углавном одговорни за емоционално понашање, реакцију на стрес и регулацију сексуалних функција сисара..

Као код птица и доњих кичмењака, код сисара, неуронске матичне ћелије су лоциране близу латералних комора мозга. Њихово поновно рођење у неуронима је веома интензивно. Код одраслих пацова, око 250.000 неурона се формира из матичних ћелија месечно, замењујући 3% свих хипокампалних неурона. Животни век таквих неурона је веома висок - до 112 дана. Матичне неуронске ћелије превазилазе дугачак пут (око 2 цм). Такође су у стању да мигрирају у мирисну луковицу, претварајући се у неуроне тамо.

Мирисне сијалице сисара одговорне су за перцепцију и примарну обраду различитих мириса, укључујући и препознавање феромона - супстанци које су по свом хемијском саставу сличне полним хормонима. Сексуално понашање глодаваца регулисано је првенствено производњом феромона. Хипокампус се налази испод хемисфера мозга. Функције ове комплексно организоване структуре повезане су са формирањем краткорочне меморије, реализацијом одређених емоција и учешћем у формирању сексуалног понашања. Присуство сталне неурогенезе код пацова у мирисној луковици и хипокампусу објашњава се чињеницом да ове структуре носе главно функционално оптерећење код глодара. Дакле, нервне ћелије у њима често умиру, што значи да их је потребно ажурирати..

Да би разумели који услови утичу на неурогенезу у хипокампусу и мирисној сијалици, професор Гаге са Универзитета Салк (САД) изградио је минијатурни град. Тамо су се играли мишеви, који су се бавили физичком културом, тражили излазе из лавиринта. Показало се да су се у “урбаним” мишевима појавили нови неурони у много већем броју него у њиховим пасивним рођацима, који су били уроњени у рутински живот у виварију.

Матичне ћелије се могу екстраховати из мозга и пресадити у други део нервног система, где ће се претворити у неуроне. Професор Гаге и његове колеге провели су неколико сличних експеримената, од којих је најимпресивнији био следећи. Део можданог ткива који садржи матичне ћелије је трансплантиран у ретину оштећене пацовима. (Фотосензитивни унутрашњи зид ока има "нервозно" поријекло: састоји се од модифицираних неурона - штапова и чуњева. Када је фотосензитивни слој уништен, долази до сљепоће.) Трансплантиране мождане ћелије претворене су у неуроне ретине, њихови додаци су дошли до оптичког живца, а пацови су превидјели! Штавише, током трансплантације можданих матичних ћелија у нетакнуто око, није дошло до трансформација са њима. Вероватно је да ако се ретина оштети, производе се неке супстанце (на пример, такозвани фактори раста) који стимулишу неурогенезу. Међутим, тачан механизам ове појаве још увијек није јасан..

Научници су били суочени са задатком да покажу да се неурогенеза јавља не само код глодаваца, већ и код људи. У том смислу, истраживачи на челу са професором Гагеом недавно су извели сензационални рад. У једној од америчких клиника за рак, група пацијената са неизлечивим малигним неоплазмама узела је хемотерапијски лијек бромодиоксиридин. Ова супстанца има важну особину - способност да се акумулира у дијељеним станицама различитих органа и ткива. Бромодиоксиридин се инкорпорира у ДНК матичне ћелије и чува у ћелијама ћерке након поделе матичне ћелије. Патолошко испитивање је показало да се неурони који садрже бромодиоксиридин налазе у готово свим дијеловима мозга, укључујући и мождану кору. То значи да су ови неурони нове ћелије које су се појавиле током поделе матичних ћелија. Овај налаз је безусловно потврдио да се процес неурогенезе јавља код одраслих. Али ако глодавци имају неурогенезу само у хипокампусу, онда код људи, вероватно је да може да захвати веће површине мозга, укључујући и кору великих хемисфера. Недавне студије су показале да се нови неурони у мозгу одраслих могу формирати не само из неуронских матичних ћелија, него и из матичних ћелија крви. Откриће овог феномена изазвало је еуфорију у научном свету. Међутим, објављивање у часопису Натуре у октобру 2003. углавном је хладило ентузијастичне умове. Показало се да крвне матичне ћелије продиру у мозак, али се не претварају у неуроне, већ се спајају са њима, формирајући бинуклеарне ћелије. Тада се уништава “старо” језгро неурона, а замењује га “ново” језгро крвне матичне ћелије. У организму пацова, матичне ћелије крви углавном се стапају са гигантским ћелијама малог мозга - Пуркињијевим ћелијама, међутим, то се догађа веома ријетко: само неколико спојених ћелија може се наћи у целом церебелуму. Интензивнија фузија неурона јавља се у јетри и срчаном мишићу. Иако је потпуно неразумљиво, које је физиолошко значење овога? Једна хипотеза је да матичне ћелије крви носе са собом нови генетски материјал, који, улазећи у "стару" ћелију малог мозга, продужава његов живот.

Дакле, нови неурони могу настати из матичних ћелија чак иу мозгу одрасле особе. Овај феномен се већ широко користи за лијечење разних неуродегенеративних болести (болести које укључују смрт неурона у мозгу). Препарати матичних ћелија за трансплантацију добијају се на два начина. Прва је употреба живчаних матичних ћелија, које су и код ембриона и код одрасле особе лоциране око можданих комора. Други приступ је употреба ембрионалних матичних ћелија. Ове ћелије се налазе у унутрашњој ћелијској маси у раној фази формирања ембриона. Они се могу претворити у скоро сваку ћелију у тијелу. Највећа потешкоћа у раду са ембрионим ћелијама је да их се натера да се трансформишу у неуроне. Нове технологије то омогућују.

У неким медицинским установама у САД, "библиотеке" неуронских матичних ћелија које су изведене из герминалног ткива су већ формиране и трансплантиране пацијентима. Први покушаји трансплантације дају позитивне резултате, иако данас доктори не могу ријешити главни проблем таквих трансплантација: необуздана репродукција матичних станица у 30-40% случајева доводи до формирања малигних тумора. Још није пронађен ниједан приступ који би спречио такав споредни ефекат. Али упркос томе, трансплантација матичних ћелија ће несумњиво бити један од главних приступа у лечењу неуродегенеративних болести као што су Алзхеимерова и Паркинсонова болест, које су постале пошаст развијених земаља..