Нервові клітини відновлюються, стимуляція нейрогенеза
Нейрони головного мозку формуються в період пренатального розвитку. Відбувається це за рахунок розростання певного виду клітин, їх пересувань, а потім диференціювання, під час якого вони змінюють свою форму, розмір і функції. Велика частина нейронів гине ще під час внутрішньоутробного розвитку, багато хто продовжує це робити після народження і протягом усього життя людини, що закладено генетично. Але разом з цим явищем відбувається й інше – відновлення нейронів у деяких мозкових відділах.
Процес, при якому відбувається формування нервової клітини (як у пренатальному періоді, так і життєвому), носить назву «нейрогенез».
Широко відоме твердження, що нервові клітини не відновлюються колись зробив у 1928 році Сантьяго Рамон-І-Халем – іспанський учений-нейрогістолог. Це положення проіснувало до кінця минулого століття, поки не з’явилася наукова стаття Е. Гоулд і Ч. Кросу, в якій наводилися факти, що доводять продукування нових клітин головного мозку, хоча ще в 60-80-х рр. деякі вчені намагалися донести до наукового світу це відкриття.
Де відновлюються клітини
В даний час «дорослий» нейрогенез вивчений на тому рівні, який дозволяє зробити висновок про те, де він відбувається. Існують дві такі області.
- Субвентрикулярная зона (знаходиться навколо мозкових шлуночків). Процес регенерації нейронів у цьому відділі відбувається безперервно і володіє деякими особливостями. У тварин відбувається міграція стовбурових клітин (так званих попередниць) в нюхову цибулину після їх поділу та перетворення в нейробласти, де вони продовжують свою трансформацію в повноцінні нейрони. У відділі людського головного мозку відбувається той самий процес за винятком міграції що, найімовірніше, пов’язано з тим, що для людини функція нюху не так життєво необхідна, на відміну від тварин.
- Гіпокамп. Це парний відділ головного мозку, який є відповідальним за орієнтацію в просторі, закріплення запам’ятовування і формування емоцій. Нейрогенез в цьому відділі особливо активний – у добу тут з’являється близько 700 нервових клітин.
Деякі вчені стверджують, що в людському мозку регенерація нейронів може відбуватися і в інших структурах – наприклад, корі великих півкуль.
Сучасні уявлення про те, що утворення нервових клітин присутній у дорослому періоді життя людини, відкриває величезні можливості у винаході методів лікування дегенеративних хвороб головного мозку – Паркінсона, Альцгеймера і подібних, наслідків черепно-мозкових травм, інсультів.
Вчені намагаються з’ясувати, що саме сприяє відновленню нейронів. Так, встановлено, що астроцити (особливі нейроглиальние клітини), які є найбільш стійкими після клітинного пошкодження, виробляють речовини, що стимулюють нейрогенез. Також припускають, що один із факторів росту – активін А – в поєднанні з іншими хімічними сполуками дає можливість нервовим клітинам пригнічувати запалення. Це, в свою чергу, сприяє їх регенерації. Особливості обох процесів ще недостатньо вивчені.
Вплив зовнішніх факторів на процес відновлення
Нейрогенез – це постійний процес, на який періодично можуть негативно впливати різні фактори. У сучасної нейробіології відомі деякі з них.
- Хіміотерапія і променева терапія, що застосовуються в лікуванні ракових захворювань. Клітини-попередниці відчувають на собі вплив цих процесів і перестають ділитися.
- Хронічний стрес і депресія. Кількість клітин мозку, які перебувають у стадії поділу, різко зменшується у той період, коли людина відчуває негативні емоційні почуття.
- Вік. Інтенсивність процесу формування нових нейронів зменшується до старості, що позначається на процесах уваги і пам’яті.
- Етанол. Встановлено, що алкоголь пошкоджує астроцити, які беруть участь у виробництві нових клітин гіпокампу.
Позитивний вплив на нейрони
Перед вченими стоїть завдання вивчити якомога повніше ефекти впливу зовнішніх факторів на нейрогенез з метою того, щоб зрозуміти, як зароджуються ті чи інші хвороби і що може сприяти їх лікуванню.
Дослідження формування нейронів мозку, яке проводилося на мишах, показало, що фізичні навантаження безпосередньо впливали на поділ клітин. Бігаючі в колесі тварини давали позитивні результати порівняно з тими, хто сидів без діла. Цей же фактор позитивно позначився в тому числі і на тих гризунів, які мали «похилий» вік. Крім того, нейрогенез посилювали розумові навантаження – рішення завдань у лабіринтах.
В даний час інтенсивно проводяться експерименти, які ставлять своєю метою пошук речовин або інших терапевтичних впливів, що сприяють формуванню нейронів. Так, у науковому світі відомо про деяких з них.
- Стимуляція процесу нейрогенеза з допомогою біорозкладаних гидрогелей показала позитивний результат на культурах стовбурових клітин.
- Антидепресанти не тільки дозволяють впоратися з клінічною депресією, але і впливають на відновлення нейронів у страждаючих цим захворюванням. У зв’язку з тим, що зникнення симптомів депресії при лікарській терапії відбувається приблизно за один місяць, а процес регенерації клітин займає стільки ж, учені висунули припущення, що поява цієї хвороби безпосередньо залежить від того, що нейрогенез в гіпокампі сповільнюється.
- У дослідженнях, спрямованих на вивчення пошуку способів відновлення тканин після ішемічного інсульту, було встановлено, що периферійна стимуляція головного мозку і фізіотерапія посилювали нейрогенез.
- Регулярне вплив агоністів дофамінових рецепторів стимулює відновлення клітин після їх ураження (наприклад, при хворобі Паркінсона). Важливим для цього процесу є різна комбінація лікарських засобів.
- Введення тенасцина-С – білка міжклітинного матриксу – впливає на клітинні рецептори і підвищує регенерацію аксонів (відростків нейронів).
Застосування стовбурових клітин
Окремо необхідно сказати про стимуляції нейрогенеза допомогою введення стовбурових клітин, які є попередниками нейронів. Цей метод є потенційно дієвим в якості лікування дегенеративних хвороб головного мозку. В даний час він проводився лише на тварин.
Для цих цілей використовуються первинні клітини зрілого мозку, що збереглися ще з часів ембріонального розвитку і здатні до поділу. Після поділу та трансплантації вони приживаються і перетворюються в нейрони в тих самих відділах, вже відомих як місця, в яких здійснюється нейрогенез – субвентрикулярной зоні і гіпокампі. В інших областях вони утворюють гліальні клітини-нейрони.
Після того, як учені зрозуміли, що нервові клітини відновлюються з нейрональних стовбурових, вони припустили, можливість стимуляції нейрогенеза допомогою інших стовбурових клітин – кров’яних. Правда виявилася в тому, що вони проникають у мозок, але утворюють двоядерні клітини, зливаючись з існуючими вже нейронами.
Основна проблема методу полягає в незрілості «дорослих» стовбурних клітин головного мозку, тому існує ризик того, що після пересадки вони не можуть диференціюватися або загинути. Завдання дослідників полягає в тому, щоб визначити, що конкретно змушує стовбурову клітину перейти в нейрон. Це знання дозволить після забору «дати» їй потрібний біохімічний сигнал для початку трансформації.
Ще одне серйозне ускладнення, що зустрічається на шляху впровадження цього методу в якості терапії, – бурхливий поділ стовбурових клітин після їх трансплантації, що в третині випадків призводить до утворення ракових пухлин.
Отже, в сучасному науковому світі питання про те, чи відбувається формування нейронів, не варто: вже не тільки відомо, що нейрони можуть відновлюватися, але і, в деякій мірі, визначено, які чинники можуть впливати на цей процес. Хоча основні дослідницькі відкриття в цій сфері ще попереду.