Обновление клеток мозга: нервные клетки действительно не восстанавливаются, а жировые живут 7 лет

Содержание

Тело человека полностью обновляется каждые семь лет

Познай себя; люби себя; будь честен с собой. Эти старые истины много лет воспевали художники, музыканты и философы, от Жан-Поль Сартра до Боба Дилана. Но как познать себя, если ты постоянно меняешься? Человеческое тело пребывает в постоянном движении: теряет и наращивает кожу, обновляет легкие, выращивает новые волосы.

По мнению ученых, тело заменяет себя полностью новым набором клеток каждые семь-десять лет, а некоторые наши важнейшие части организма обновляются еще быстрее.

Некоторые из вас могут подумать: «Что ж, это объясняет, почему мои жена/брат/отец ведут себя как маленькие дети». Другие могут подумать, что новые клетки могу быть ключом к долгой жизни. К сожалению, все намного сложнее.

Омоложение тела

В начале 50-х годов ученые обнаружили силу омоложения организма за счет — серьезно — внедрения в объекты радиоактивных атомов и наблюдения за их движений. Они выяснили, что в среднем 98% атомов в теле — небольших частиц материи, которые образуют молекулы и клетки тела — заменяются каждый год. Большинство новых атомов принимаются вместе с воздухом, которым мы дышим, едой, которую едим, и жидкостью, которую пьем.

Спустя пятьдесят лет шведский молекулярный биолог Джонас Фрисен изучал обновление тканей тела путем измерения уровня радиоактивного материала — углерода-14. Этот материал был выброшен в воздух до того, как были запрещены надземные испытания ядерного оружия в 1963 году. Углерод-14 вдыхается растениями, которые люди и животные едят изо дня в день, и является частью нашего ДНК. Но в отличие от других атомов и молекул, которые постоянно меняются, ДНК человека остается неизменной с момента рождения клетки — которое происходит, когда делятся родительские клетки — до конца ее жизни. Когда клетка делится, другими словами, ДНК, которая внедряется в новые клетки, содержит определенный уровень углерода-14, который соответствует уровню этого вещества в воздухе вокруг нас на тот момент. Таким образом, это вещество можно считать некоторого рода временной меткой, по которой ученые могут определить, когда была создана клетка.

Фрисен обнаружил, что клетки тела по большей части заменяют себя каждые 7-10 лет. Другими словами, старые клетки умирают и заменяются новыми в течение этого промежутка времени. Процесс обновления клеток происходит быстрее в некоторых частях тела, но полное омоложение от пальцев ног до головы занимает порядка десяти лет.

Это объясняет, почему чешуйки нашей кожи отваливаются, ногти растут, а волосы выпадают. Но если мы постоянно наполняемся новыми клетками, почему тело стареет? Разве новые клетки не должны действовать как укол ботокса? Когда речь заходит о старении, оказывается, что секрет его заключается не в наших клетках, а в клеточной ДНК.

Продолжительность жизни клеток

Тело обновляется разными методами. Время работы клеток в определенных участках тела зависит от того, что от них требуется. Красные кровяные клетки, например, живут в течение четырех месяцев, поскольку от них требуется прохождение трудного пути через кровеносную систему и доставка кислорода к тканям всего тела.

А вот сколько живут другие клетки.

  • Кожа: эпидермис подвергается изрядному износу, поскольку выступает в качестве внешнего защитного слоя организма. Эти клетки кожи обновляются каждые две-четыре недели.
  • Волосы: естественный волосяной покров тела имеет срок службы порядка 6 лет для женщин и 3 лет для мужчин.
  • Печень: печень очищает человеческое тело, удаляя широкий спектр загрязняющих веществ из наших систем. Она способствует постоянному кровоснабжению и остается невосприимчивой к урону от этих загрязняющих веществ и токсинов, обновляя свои клетки каждые 150-500 дней.
  • Желудок и кишечник: клетки, выстилающие поверхность желудка и кишечника, живут короткую и сложную жизнь. Постоянно подвергаясь воздействию едких желудочных кислот, они, как правило, живут всего 5 дней, не больше.
  • Кости: клетки костной системы регенерируют почти постоянно, но весь процесс занимает до 10 лет. Процесс обновления замедляется по мере старения, поэтому наши кости становятся тоньше.

Несмотря на всю эту постоянную регенерацию, люди, которые хотят жить вечно, не должны прекращать поисков источника молодости. Дело в том, что мы продолжаем стареть и постепенно умираем. Фрисен и другие считают, что это может быть из-за мутаций ДНК, которые ухудшаются, переходя к новым клеткам с течением времени.

Есть также ряд клеток, которые никогда не оставляют нас и могут способствовать процессу старения, или по крайней мере распаду организма с течением времени. Хотя роговица глаза может восстанавливаться всего за один день, линза и другие области глаза не меняются. То же самое с нейронами в коре головного мозга — наружного слоя мозга, который отвечает за память, мышление, язык, внимание и сознание — они остаются с нами от рождения до смерти. Поскольку они не заменяются, потеря этих клеток приводит к серьезным недугам. Есть и хорошая новость: другие области мозга, обонятельная луковица, которая отвечает за запах, и гиппокамп, отвечающий за обучение, могут и обновляются.

Берегите себя. Уже родился первый человек, который будет жить вечно.

Сколько вам лет?

Юрий Фролов
По материалам журнала «New Scientist» (Великобритания)
«Наука и жизнь» №7, 2007

Не торопитесь отвечать на этот простой, как кажется, вопрос, потому что за вас на него ответил шведский невролог Йонас Фрисен: каждому взрослому человеку в среднем пятнадцать с половиной лет. Если по паспорту вам, например, шестьдесят, то хрусталики ваших глаз в среднем на 22 недели старше, мозг примерно ваш ровесник, а вот вашей коже всего две недели от роду.

Из одной научно-популярной книги в другую кочует утверждение: наше тело почти полностью обновляется за семь лет. Старые клетки постепенно отмирают, их места занимают новые.

Клетки действительно обновляются, но откуда взялась мифическая цифра «семь», никто толком не знает. Для некоторых клеток срок обновления установлен более или менее точно, а именно: 150 дней для клеток крови, за постепенным замещением которых можно проследить после переливания крови, и две недели для клеток кожи, которые появляются в ее глубинных слоях, постепенно мигрируют на поверхность, отмирают и отшелушиваются.

Опыты по измерению продолжительности жизни клеток ведутся уже около полувека, но только на крысах и мышах. Животным вводят через шприц или дают в пище меченые (радиоактивные) нуклеотиды — строительные блоки ДНК. Новые клетки встраивают в свой генетический материал эти метки. Их количество в разных тканях и органах можно измерить и рассчитать долю клеток, которые появились на свет за время, прошедшее после введения радиоактивной ДНК.

Разумеется, к человеку такой метод неприменим. Пытались определять возраст клеток человека по длине теломер — конечных участков хромосом. Теломеры (см. «Наука и жизнь» № 12, 2001 г.) укорачиваются при каждом делении клетки. Но выработать на этой основе надежный способ определения возраста клетки не удалось, тем более что некоторые клетки, как выяснилось, способны «отращивать» теломеры после деления.

Шведский исследователь Йонас Фрисен решил воспользоваться методом археологов и историков, умеющих определять возраст предметов, содержащих органику, по углероду-14 (14С). Этот редкий и слабо радиоактивный изотоп углерода постоянно образуется в стратосфере, где космические лучи выбивают из ядер атомов азота по одному протону. Постепенно (период полураспада 5730 лет)

14С снова превращается в азот. Растения в процессе фотосинтеза поглощают из атмосферы 14С и встраивают его в молекулы сахаров. Животные поедают растения, и потому все живые существа содержат немного этого изотопа. Примерно один из триллиона атомов углерода в вашем теле — это углерод-14 на месте обычного углерода-12. Когда организм гибнет, он перестает получать новый 14С, а тот, что уже накоплен за время жизни, постепенно распадается. Этот распад, идущий с известной скоростью, и позволяет определить, как давно живая материя стала мертвой. Например, когда срубили дерево, из которого сделана доисторическая лодка, или когда забили теленка, чтобы из его шкуры изготовить пергамент для рукописи. Однако из-за крайне малых количеств изотопа и медленности его распада метод годится только для больших промежутков времени.

Но тут, как говорится, не было бы счастья, да несчастье помогло. Фрисен понял, что для определения возраста отдельных клеток можно использовать тот не такой уж краткий период времени, когда из-за деятельности человека количество

14С в атмосфере сильно возросло. С 1955 по 1963 год испытания ядерного оружия внесли большие количества изотопа в атмосферу. На пике этих испытаний, в 1963 году, концентрация 14С в воздухе была вдвое больше нормы. Его содержание многократно измеряли и продолжают измерять в самых разных районах Земли, так что составлена кривая резкого роста и постепенного падения этой величины. Сейчас содержание изотопа в воздухе почти вернулось к норме, так как он постепенно поглощается биосферой и вместе с углекислым газом растворяется в водах Мирового океана. Но Фрисен считает, что его метод позволяет определить возраст любой клетки, родившейся между 1955 и 1990 годами.

Насколько опасен распад радиоактивного углерода в организме? В теле человека весом 75 килограммов около 300 триллионов триллионов (3•1026) атомов углерода, из них всего 350 триллионов (3,5•1014) — углерода 14С. Если не считать минеральную составляющую (в основном это кости) и принять, что по остальным тканям тела

14С распределен равномерно, то в каждой клетке в среднем всего 11 атомов 14С. ДНК по весу составляет около 1% клеток. Изотоп 14С распадается так редко, что если взять отдельную выбранную наугад клетку, то в составе ее ДНК один атом 14С распадется раз в 18 000 лет (мы берем именно тот 14С, который входит в ДНК, так как изменения в составе этой молекулы могут быть важными для здоровья организма и его потомства). Если считать, что вы проживете 70 лет, то шансы на то, что какая-то конкретная отдельная клетка вашего тела когда-либо испытает «атомный взрыв» одного атома углерода в своей ДНК, составляют 1 против 260.

При своем появлении клетка получает набор хромосом, которые остаются с ней всю ее жизнь. Поэтому содержание 14С в ДНК прямо пропорционально его содержанию в атмосфере в то время, когда данная клетка появилась, минус небольшое количество, исчезнувшее в результате естественного распада. Анализы проводятся методом атомной масс-спектрометрии.

В 2005 году Фрисен и его сотрудники опубликовали предварительные результаты анализов клеток людей, живших во времена пика 14С. Как и следовало ожидать, короче всего срок жизни клеток, непосредственно соприкасающихся с внешней средой, — клеток эпидермиса кожи (две недели, как мы об этом упоминали) и клеток эпителия кишечника, постоянно истираемых проходящими пищевыми массами (5 дней). Красные кровяные тельца, по Фрисену, живут 150 дней. Мышечные клетки межреберных мышц у людей 37–40 лет, как оказалось, в среднем имеют возраст 15,1 года, а клетки кишечника (кроме эпителия) — 15,9 года.

Фрисена как невролога больше всего, разумеется, интересует головной мозг. Из исследований, проведенных на животных, а также на одном пациенте, умиравшем от рака и согласившемся на введение ему в мозг слабо радиоактивного изотопа, известно, что после рождения новые нейроны возникают только в двух областях — в гиппокампе и вокруг желудочков мозга.

Пока новым методом измерен возраст лишь немногих участков головного мозга. По данным Фрисена, клетки мозжечка моложе самого человека в среднем на 2,9 года. Мозжечок, как известно, отвечает за координацию движений, а она постепенно улучшается с возрастом у ребенка, поэтому можно предположить, что примерно к трем годам мозжечок формируется окончательно. Кора головного мозга имеет тот же возраст, что сам человек, то есть на протяжении жизни в ней не появляются новые нейроны. Остальные отделы мозга еще только изучаются.

Измерение возраста отдельных тканей и органов проводится не из любопытства. Зная скорость оборота клеток, мы, возможно, научимся лечить катаракту, ожирение и некоторые нервные болезни. В 2004 году исследователи из Колумбийского университета (США) обнаружили, что при депрессии в гиппокампе возникает слишком мало новых нейронов, а некоторые лекарства от депрессии стимулируют этот процесс. Болезнь Альцгеймера также связывают с недостаточным нейрогенезом в гиппокампе. При болезни Паркинсона, насколько известно, отмирание старых клеток не уравновешивается появлением новых.

Знание о том, как часто у людей возникают новые жировые клетки, поможет лечить ожирение. Пока никто не знает, связана ли эта болезнь с увеличением числа или размеров жировых клеток. Знание частоты появления новых клеток печени и поджелудочной железы позволит создать новые методы диагностики и лечения рака печени и диабета.

Весьма актуален вопрос о возрасте мышечных клеток сердца. Специалисты считают, что отмирающие клетки заменяются фиброзной соединительной тканью, поэтому сердечная мышца со временем слабеет. Но точных данных нет. Фрисен и его группа сейчас работают над определением возраста сердца.

Американцы научились измерять возраст хрусталика глаза. Его центральная часть формируется из прозрачных клеток на шестой неделе жизни эмбриона и остается на всю жизнь. Но по периферии хрусталика постоянно добавляются новые клетки, делая хрусталик более толстым и менее гибким, что сказывается на его способности фокусировать изображение. Изучив этот процесс, мы, возможно, найдем способы оттянуть начало катаракты на пять лет — считает Брюс Буххольц из Ливерморской национальной лаборатории (США), где проводятся масс-спектрометрические измерения образцов, поставляемых из Калифорнийского университета и лаборатории Фрисена.

Но если многие «детали» нашего организма постоянно обновляются и в результате оказываются значительно моложе самого их обладателя, то возникают некоторые вопросы. Например, если верхнему слою кожи всего две недели, почему она не остается всю жизнь гладкой и розовой, как у двухнедельного младенца? Если мышцам примерно 15 лет, почему 60-летняя женщина менее ловка и подвижна, чем 15-летняя девочка? Причина — в митохондриальной ДНК. Она накапливает повреждения быстрее, чем ДНК клеточного ядра. Именно поэтому кожа со временем стареет: мутации в митохондриях приводят к ухудшению качества ее важного составного материала, коллагена.

Разные органы и ткани человека обновляются с разной скоростью, и потому можно сказать, что имеют разный возраст.

люди бывают старыми из-за мозга, а организм всегда молодой


Архив NEWSru.com ВСЕ ФОТО Ученые: люди бывают старыми из-за мозга, а организм всегда молодой
Архив NEWSru. com Ее создатель Йонас Фризен полагает, что средний возраст всех клеток в организме взрослого человека - от семи до десяти лет
Архив NEWSru.com Хотя люди могут считать свой организм вполне устоявшейся структурой, его значительная часть постоянно находится в движении: старые клетки уходят, им на смену приходят новые
Архив NEWSru. com Некоторые эксперты полагают, что в ДНК накапливаются мутации, и ее информация постепенно деградирует
Архив NEWSru.com

Вне зависимости от возраста, человеческий организм на много лет моложе, и даже если человек уже в преклонных годах, ему, возможно, всего десять лет или даже меньше. Эта внушающая оптимизм истина, связанная с тем, что ткани постоянно обновляются, положена в основу новой методики оценки возраста человеческих клеток. Ее создатель Йонас Фризен полагает, что средний возраст всех клеток в организме взрослого человека - от семи до десяти лет, пишет The New York Times (перевод на сайте Inopressa.ru).

Но Фризен, специалист по биологии стволовых клеток Каролинского института Швеции, нашел также объяснение того, почему люди ведут себя в соответствии с паспортным возрастом, а не физическим возрастом своих клеток: некоторые клетки не обновляются с рождения до смерти, и в это меньшинство входят некоторые или все клетки коры головного мозга.

Именно спор о том, производит ли кора новые клетки, заставил Фризена искать новый способ определения действительного возраста человеческих клеток. Существующие методики, связанные с тем, что ДНК метят химическими веществами, далеки от совершенства. Заинтересовавшись тем, не существует ли природных меток, Фризен вспомнил, что во время подземных ядерных испытаний, проводившихся до 1963 года, в атмосферу выбрасывался радиоактивный углерод С-14. Его поглощали растения, ели люди и животные во всем мире, и С-14 попадает в ДНК клеток каждый раз, когда клетки делятся.

Большинство молекул в клетке постоянно заменяются, но не ДНК. С-14 в клеточной ДНК появляется при рождении клетки, в день, когда родительская клетка делится. Фризен на этом основании пришел к выводу, что концентрацию С-14 можно использовать при определении возраста клетки. На практике методика применяется на тканях, а не на отдельных клетках, поскольку С-14 в каждой отдельной клетке недостаточно для определения ее возраста. Затем Фризен разработал шкалу перевода концентрации С-14 в календарные сроки, измерив количество С-14 в кольцах на спилах шведских сосен.

Проверив методику разными способами, он и его коллеги 15 июля опубликовали в журнале Cell результаты первых исследований на человеческих тканях. Возраст клеток реберных мышц, взятых у людей, которым под сорок, оказался 15,1 года. Жизнь клеток эпителия, выстилающего кишечник, трудна, и, по другим оценкам, они живут всего пять дней. Не учитывая эти поверхностные клетки, Фризен установил, что средний возраст кишечника 15,9 года.

Затем ученые обратились к мозгу, вопрос обновления клеток которого вызывает самые большие разногласия. Пока преобладает мнение, что мозг не создает новые нейроны после того, как его структура сформирована. В особенности это относится к обонятельной луковице и гиппокампу, куда откладываются первоначальные впечатления о лицах и местах. Это общее мнение несколько лет назад попыталась оспорить Элизабет Гоулд из Принстона, которая сообщила, что обнаружила новые нейроны в коре головного мозга, и высказала элегантную гипотезу о том, что воспоминания каждого дня записываются на нейронах, появившихся в этот день.

Метод Фризена даст возможность определить возраст всех отделов мозга и увидеть, появляются ли новые нейроны. Пока он проверил методику только на клетках визуальной коры. По его оценке, их возраст соответствует паспортному возрасту человека, и это свидетельствует о том, что в данном отделе коры новые нейроны после рождения не образуются, а если и образуются, то в незначительном количестве. Клетки мозжечка немного моложе клеток коры, и это укладывается в гипотезу о том, что развитие мозжечка продолжается и после рождения, пишет The New York Times. Споры вызывает и вопрос о том, производит ли сердце новые мышечные клетки после рождения. Распространенное мнение о том, что не производит, недавно поставил под сомнение Пьеро Анверса из Нью-Йоркского медицинского колледжа в Валгалле. Фризен установил, что сердце в целом создает новые клетки, но еще не высчитал уровень обновления клеток сердечной мышцы.

Хотя люди могут считать свой организм вполне устоявшейся структурой, его значительная часть постоянно находится в движении: старые клетки уходят, им на смену приходят новые. Как уже говорилось, клетки, выстилающие желудок, живут всего пять дней. Красные кровяные тельца, совершающие путешествие длиной в 1 тыс. миль по лабиринтам системы кровообращения, в среднем живут 120 дней, а потом отправляются на кладбище, в селезенку.

Эпидермис, поверхностный слой кожи, обновляется раз в две недели. Что касается печени, которая выводит из организма растительные яды и лекарства, то ее жизнь в условиях этой химической войны коротка. Печень взрослого человека, по-видимому, обновляется за 300-500 дней, заявил Маркус Громп, специалист по стволовым клеткам печени из Университета Орегона.

Жизнь тканей человеческого организма измеряется годами, а не днями, но и они не вечны. Даже кости претерпевают постоянные изменения. Полагают, что скелет у взрослых полностью меняется каждые 10 лет. По нынешним данным, на протяжении всей жизни нам служат только нейроны, клетки хрусталика глаза и, возможно, клетки сердечной мышцы. Клетки хрусталика формируются у эмбриона, а затем становятся инертными.

Но если наш организм вечно молод и бодр и постоянно обновляет свои ткани, то почему регенерация не длится вечно? Некоторые эксперты полагают, что в ДНК накапливаются мутации, и ее информация постепенно деградирует. Другие винят ДНК митохондрии, в которой отсутствует механизм восстановления хромосом. Согласно третьей гипотезе, стволовые клетки, являющиеся источником новых клеток для всех тканей, с возрастом становятся слабыми.

"Гипотеза о том, что стволовые клетки стареют и утрачивают способность производить потомство, находит все больше сторонников", - отмечает Фризен. Он надеется увидеть, замедляется ли восстановление тканей с возрастом, а это может указывать на то, что стволовые клетки являются ахиллесовой пятой, единственным, что препятствует бессмертию, заключает The New York Times.

Обновляемся – значит, существуем! Российские ученые ищут механизмы продления жизни

– Мы существуем, пока обновляемся, – говорит директор института академик Всеволод Ткачук. – Источником обновления служат стволовые клетки, которые трансформируются в клетки крови, нервных тканей или кожи, костей, хрящей, жира. С возрастом количество стволовых клеток уменьшается. К тому же если человек болел, то в каком-то органе они могут израсходоваться раньше времени. И в старости, когда этот ресурс как раз очень нужен, он заканчивается. Пока мы не знаем, как регулировать клеточную гибель, и не понимаем, как и какой сигнал приходит к стволовой клетке, чтобы создать на смену погибшей такую же. Если мы научимся это делать, то сможем управлять процессами обновления внутри организма, а не выращивать что-то вне него, как пытаемся делать сейчас в рамках тканевой инженерии и генно-клеточной терапии, – рассказывает ученый.

– То есть участки поврежденного органа можно будет заместить своими же клетками без каких-либо внешних вмешательств?

– Да, должна появиться совершенно новая медицина. Сегодня есть три вида медицинской помощи: терапия – это действие лекарств на живые клетки, активация или торможение какого-то процесса в клетке, хирургия, которая лечит с помощью скальпеля, устраняет какие-то ненужные структуры или, наоборот, пришивает что-то, и профилактика. Но нет медицины, которая называется регенеративной. Мы знаем примеры регенерации у животных, например, отрастающий заново хвост ящерицы. У человека регенерируют кости – в случае перелома они срастаются. Регенерируют печень, кожа, когда заживают после лекарственного повреждения. Есть многие другие ткани, которые восстанавливаются. Но мы не понимаем, как на это воздействовать. То есть мы не нашли способов, которые заставляли бы что-то в организме вырастать. Сегодня нет препаратов, регулирующих регенерацию. Нынешние лекарства действуют как блокаторы (ионных каналов, рецепторов) или ингибиторы (ферментов). Сейчас мы подошли к пониманию того, как вызвать регенерацию с помощью генов, запускающих определенные процессы. Появились десятки генно-терапевтических препаратов. Развивается клеточная терапия – мы можем взять у человека стволовые клетки, вырастить в тысячи, миллионы раз большее их количество и вернуть обратно в организм. Мы можем даже вырастить искусственный орган и потом его трансплантировать в тело. В этом есть большой смысл, потому что никогда не будет хватать доноров для трансплантологии.

– Но вы хотите большего – управлять процессами обновления в самом организме?

– В Институте регенеративной медицины МГУ мы занимаемся выращиванием клеток, изучением генов. Мы создали семь генно-терапевтических препаратов и уже завершили их доклинические испытания, а для некоторых из них приступили к клиническим. Выращиваем стволовые мезенхимные клетки и можем заставить их превратиться в жировые. Кстати, заодно изучаем, как остановить или замедлить это превращение, потому что у взрослого человека только из этих клеток и образуется жир. Эта же мезенхимная клетка превращается и в костную, мышечную, соединительную ткань, хрящ. В природных условиях какие-то сигналы регулируют это превращение. А мы изучаем, подбираем способы, как это сделать по нашему требованию.

– Какие волшебные клетки!

– И какая удивительная у них судьба. Стволовые клетки открыты российским ученым Александром Максимовым в 1903 году. В нашей стране мало кто интересовался ими, пока в 1986-м не случился Чернобыль. Тогда у тысяч людей отказала система кроветворения, потребовалось пересаживать в костный мозг чужие гематопоэтические клетки, что сопряжено с большим риском. Вот и вспомнили, что их открыл Максимов. Умер он в Бостоне в 1925 году всеми забытый. А мезенхимные клетки, с которыми мы работаем, открыл в 1960-х еще один выдающийся российский ученый – Александр Фриденштейн. И хотя никто в его результаты поначалу не поверил, лет десять назад он оказался самым цитируемым отечественным ученым, потому что эти клетки вдруг стали всем интересны.

– Под действием чего же они могут трансформироваться?

– Это делают гормоны, факторы роста, цитокины. Мы устанавливаем, какие. А потом пытаемся манипулировать ими в организме, чтобы детально выяснить механизмы трансформации и создать лекарственные препараты. Вот цель этой работы, которая поддержана грантом РНФ. Стволовые клетки абсолютно «наивны», то есть они еще должны специализироваться и превратиться в клетки конкретного типа.

– Почему же стволовая клетка долгое время не делится, не дифференцируется?

– Вокруг нее другие клетки создали окружение, так называемую нишу, сформировали такие белки, которые связываются с рецепторами этой клетки и сигнализируют ей: молчи и жди сигнала. И как только что-то изменится в этом органе, тормозящий сигнал в нише исчезнет – запустится реакция по восстановлению. По сути, весь грант посвящен тому, чтобы понять, как регулируется ниша. Это для всех болезней важно, в том числе для онкологии. Раковая клетка тоже может быть стволовой. Она образуется как дифференцированная раковая, а потом уходит в «стволовость», затаивается и может сидеть тихо 10-20 лет. Если удалить опухоль, то человек вроде бы здоров, но нет гарантии, что не осталось где-то в нишах «спящих» клеток. Они могут в таком состоянии навсегда остаться, а могут «проснуться», хотя мы не знаем, отчего.

Наша задача – изучить эту нишу. Мы исследуем ее на уровне единичной клетки. И в этой клетке нам надо определить все транскрипты, то есть как с генома считывается информация, какие белки работают в этой клетке, какая используется сигнализация, какой конкретно гормон запускает сигнал. Вот уровень, на котором приходится вести исследования. Мы пытаемся также формировать искусственную нишу и смотрим, с какими клетками она взаимодействует.

– Как скоро вы рассчитываете получить результат?

– Некоторые результаты уже есть. Например, мы выяснили, как запускается сперматогенез, и даже разработали препарат, лечащий мужское бесплодие и возвращающий фертильность (выработку сперматозоидов), сейчас он проходит доклинические исследования. Мы не ставили перед собой этой практической цели, просто изучали на модели, как идет сперматогенез, как он включается и выключается. И, разобравшись, проверили все на уровне одиночных клеток, затем на уровне животных. Но первоначальная идея была – понять, как малодифференцированная, «наивная», эмбриональная клетка, которая еще не решила, во что превратиться, воспринимает первый сигнал. Оказывается, на поверхности такой клетки есть все рецепторы, она готова почувствовать любой гормон. И когда какой-то гормон связывается с конкретным рецептором (первый сигнал), он запускает подключение соответствующих рецепторов. Проверяя механизмы передачи сигналов от рецепторов внутрь клетки и дальнейшее ее поведение, мы и получили этот неожиданный практический результат.

– Создание столь важного лекарства – это отличный итог работы!

– Безусловно. Но в рамках гранта у нас нет этой цели. Вообще лекарства создают коммерческие структуры. А университеты, ученые ищут механизмы, определяют новые мишени. И это бесценно – выяснить, на какую мишень надо прицелиться, выстрелить, чтобы, как в данном случае, появилась фертильность. Чтобы провести все четыре стадии клинических испытаний, потребуется не менее 100-300 миллионов долларов – таких грантов мы никогда не получим, это больше бюджета РАН. Поэтому наша задача – на стадии доклинических, клинических исследований показать перспективность препарата и то, что он действует и не токсичен. Дальше должна подключиться коммерция.

Хочу подчеркнуть, что занятие фундаментальной наукой беспроигрышно и она всегда полезна. Просто эта полезность иногда проявляется через многие десятилетия. Вот красноречивый факт: к доказательной медицине относятся всего 15-20% болезней. Это значит, что мы знаем, как возникает лишь пятая часть заболеваний, и можем предложить средства для их предотвращения или лечения.
Нельзя создать препарат, если не знаешь причины недуга. И поэтому такой грант, как наш, – спасительный круг, который поддерживает исследования, направленные на установления причинно-следственных связей в живом организме.

– Как соотносятся ваши исследования с зарубежными?

– Наши работы – в фронтире исследований, что делаются в ведущих научных центрах мира. Уровень финансирования, правда, разный. И самое слабое звено не то, что не хватает оборудования или денег, а то, что в стране пока недостаточно лабораторий, работающих в области регенеративной биологии и медицины. В США, Франции, Германии их десятки, а у нас, к сожалению, только в последнее время начали появляться единичные. В то же время такой грант, о котором мы говорим, очень непросто было бы получить в США или Европе, потому что там работы, как правило, ведутся под какую-то конкретную задачу. А у нас, к счастью, сохраняется традиция делать фундаментальную науку. Да и вообще нет такого, чего наши ученые не умеют!

– Я не задала вам вопрос о продлении жизни, но ведь он так и напрашивается из контекста беседы. Когда же люди станут жить дольше?

– Отвечу так: до открытия в 1940 году пенициллина продолжительность жизни в Европе (из-за высокой детской смертности, эпидемий) составляла 45-47 лет. Считается, что антибиотики добавили нам 25 лет жизни. Сейчас в США стали говорить, что дети, рожденные в XXI столетии, застанут следующий век. То есть проживут сто лет, из которых примерно четверть добавит именно регенеративная медицина. Она будет востребована при нейродегенеративных заболеваниях, паркинсонизме, болезни Альцгеймера, утрате зрения, спинальных травмах, инфарктах, циррозе печени, гепатитах, онкологии, диабете 1-го типа, потому что позволит выращивать то, что погибло. Мы сможем помочь считающимся сегодня безнадежными пациентам.

Астроциты уличили в поедании синапсов взрослых мышей

Bruno Pascal / Wikimedia Commons

Клетки нервной глии — астроциты — участвуют в поедании межнейронных контактов в гиппокампе взрослых мышей, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature. Ученые также показали, что для этого астроциты используют рецептор MEGF10. При отключении его гена у мышей наблюдались нарушения в синаптической пластичности и формировании памяти.

Во взрослом мозге одни синапсы постоянно сменяют другие во время получения нового опыта или использования когнитивных функций. Особенно часто это происходит в гиппокампе — главной структуре формирования памяти. При этом механизм формирования новых синапсов в гиппокампе взрослого мозга вполне понятен науке, тогда как с удалением старых все не так просто.

Обновление связей между нейронами происходит не только во взрослом мозге, но и при его развитии. Показано, что в этом участвуют вспомогательные клетки мозга — нервная глия. Фагоцитировать синапсы развивающегося мозга могут микроглия и астроциты — известные поедатели клеток мозга. Последние поглощают синапсы при помощи рецепторов MEGF10 и MERTK, которые запускают фагоцитоз.

Исследователи из Корейского расширенного института науки и технологий под руководством Джун-Хук Ли (Joon-Hyuk Lee) и Джи-янг Кима (Ji-young Kim) предположили, что астроциты участвуют в поедании синапсов и во взрослом мозге для поддержания его пластичности. Для этого они использовали флуоресцентные белки, которые окрашивали клетки в зависимости от кислотности среды. Последовательности белков «вшили» в геномы нейронов, после чего красным окрашивалась кислая среда глиальных лизосом, ферменты которых переваривают съеденное. Белки синапсов окрасили голубым.

Фото возбуждающих синапсов при флуоресцентной микроскопии. Голубым окрашены синаптические белки, а красным — лизосомы с кислой средой.

Lee et. al. / Nature, 2020

Так удалось показать, что в синапсах гиппокампа действительно есть лизосомы глии. При этом лизосом глии было больше в возбуждающих синапсах (p

Биологи решили проверить, участвует ли в процессе поедания синапсов рецептор MEGF10 и «выключили» его ген в астроцитах. После этого в возбуждающих синапсах действительно снизилось количество лизосом (p ≤ 0,003), а в тормозных — осталось тем же (p > 0,05). Это свидетельствует о том, что астроциты используют рецептор MEGF10 для избирательного разрушения возбуждающих синапсов. При этом у мышей с «выключенным» MEGF10 оставалось больше возбуждающих синапсов в гиппокампе, из-за чего выделение нейромедиаторов в них было снижено — видимо, чтобы компенсировать количество.

Исследователи также проверили, как у мышей без MEGF10 работают память и синаптическая пластичность. Они воздействовали на нейроны гиппокампа сильными стимулами, чтобы исследовать в них процесс долговременной потенциации — усиления активных синапсов. По сравнению с контролем, эти нейроны показали пониженную синаптическую пластичность. Мыши без MEGF10 также хуже проявили себя в тесте на память, где им нужно было вспомнить предъявленные ранее объекты.

Так исследователи показали, что астроциты способны фагоцитировать синапсы в гиппокампе взрослых мышей, используя рецептор MEGF10. Это открытие поможет в понимании процессов пластичности мозга при сохранении гомеостаза: в том числе и при запоминании.

Астроциты способны поедать не только синапсы, но и погибшие нейроны. Недавно мы писали, что вместе с микроглией они делят обязанности в этом процессе: микроглия поедает тело нейронов и близлежащие отростки, а астроциты — отдаленные отростки дендритного дерева.

Анна Муравьева

Нейропластичность: как заставить мозг лучше работать :: Здоровье :: РБК Стиль

© absolutvision/unsplash

Автор Ирина Рудевич

05 декабря 2019

Ученые утверждают, что, тренируя мозг посредством нового опыта, можно восстановить его после повреждений и достичь многого в личном развитии. Рассказываем о том, как этого можно добиться.

Магия нейронов

Цепочки нейронов, нервных клеток мозга, отвечающих за передачу информации, регенерируются, как и ткани организма. Известны случаи, когда люди возвращались к привычной жизни после черепно-мозговых травм и инсульта. Доктор Селеста Кэмпбелл, нейропсихолог из Ветеранского медицинского центра в Вашингтоне, утверждает, что в результате взаимодействия с окружающей средой происходят физиологические изменения в головном мозге. Это и есть нейропластичность. Помимо нее существует концепция нейрогенеза, в соответствии с которой мозг может не только менять имеющиеся связи и создавать новые, но и выращивать нейроны.

С момента рождения и в течение всей жизни клетки реорганизуются в соответствии с потребностями человека, позволяя адаптироваться к происходящему. Мозг можно сравнить с компьютером, но последний работает на неизменных алгоритмах, которые требуют обновлений программного обеспечения. Процесс построения новых нейронных связей происходит постоянно, но если его стимулировать, то клетки будут обновляться быстрее, а способности — развиваться активнее.

Нейропластичность и психология

Эксперты по нейропластичности Кристофер А. Шоу и Джилл К. МакИчерн считают, что нейропластичность — это фундаментальный процесс, который описывает изменения нервной активности в мозге. Специалисты делят область исследований на две части: функциональную и структурную. Первая описывает изменения в синапсах (нейронах) за счет обучения и развития, вторая — силу связей между ними. Нейропластичность интересна не только химикам и нейробиологам, но также психологам, так как предполагает потенциальные возможности для изменений в обучении, поведении и настроении.

Если постоянно выполнять одни и те же действия, полагаясь на привычные реакции, то человек рискует начать жить «на автомате». Так работа превращается в рутину, а отношения с близкими и эмоциональное состояние переходят в застойный режим. Специалисты изучают возможности преодоления шаблонов мышления, потому что постоянная практика способна внести существенные изменения в структуру и функции мозга.

Учеба для нейронов

Без смены привычек и в отсутствие новых знаний человек использует малую часть нейронов. Нейробиолог Ричард Дэвидсон организовал Институт здорового мышления и совместно с его специалистами провел ряд исследований. Ученый считает, что люди способны целенаправленно создавать связи в мозге, помогающие стать счастливее. При этом у каждого из нас наиболее активны различные участки мозга. Например, в соответствии с исследованиями Дэвидсона, у оптимистов лучше развита определенная область префронтальной коры головного мозга. Нейробиолог указывает, что при помощи специальных упражнений можно справиться с болью, стрессом и депрессией, активируя нейронные связи, которые отвечают за ощущение радости.

Семь дней счастья

Нейропластичность уникальна тем, что новые способности возникают почти мгновенно, но для устойчивости цепочек нейронов нужно минимум семь дней тренировок. Причем этого времени достаточно для человека любого возраста, хотя с годами скорость восприятия информации может снижаться. Ричард Дэвидсон считает, что достаточно потратить полчаса в день, чтобы научиться новому и закрепить эти знания. Когда человек сталкивается с задачей, которую раньше не приходилось решать, мозг активирует скрытые ресурсы. Таким упражнением может быть что угодно — от нового маршрута с работы домой до изучения иностранного языка.

Аэробика для мозга

© alice achterhof/unsplash

Исследователь Лоренс Кац создал направление для тренировки мозга — нейробику. Эта практика помогает формировать новые, более эффективные связи для развития и самочувствия человека. В основе тренировок — смена шаблонов, которая затрагивает пять органов чувств. Упражнения можно выполнять без специальной подготовки, в любое время суток и в любом месте. Например, Кац советует начать день по-другому. Поставьте другую мелодию на будильник и заварите чай вместо кофе. Стойкую ассоциацию с запахом последнего можно перебить ароматами для дома и периодически менять их для обновления восприятия. Задействуйте тактильные ощущения и пространственную память в привычном месте: попробуйте позавтракать в тишине, если привыкли слушать музыку, или смотреть в окно, а не в монитор.

Мир вверх ногами

Если у вас насыщенный график и нет желания кардинально менять привычные вещи, Лоренс Кац предлагает посмотреть на них по-другому. На полке или столе рядом с вашим рабочим местом наверняка есть предметы, которые стоят там давно (календарь, статуэтка, фотография в рамке). Исследователь советует перевернуть их вверх ногами. Как это работает: при взгляде на вещь логическая часть мозга моментально обрабатывает информацию, а затем подключается абстрактное мышление. Если мозг определил предмет как знакомый, то ему не нужно активизировать мыслительный процесс: вещь становится «частью пейзажа» и человек не обращает на нее внимания. Непривычная картинка требует дополнительных нейронных ресурсов, подключает творческое правое полушарие и аналитику формы, сочетания цветов, качеств предмета. Такая реорганизация внесет эффект новизны и позволит сломать шаблон мышления.

Что еще можно сделать для мозга

Для полноценного восстановления мозгу нужны сон, правильное питание и спорт. По данным исследований, физическая активность влияет на настроение, самочувствие и познавательные способности. Можно начать с пеших прогулок, совместив их с поиском нового маршрута по системе «прокачки мозга» от Ричарда Дэвидсона.

Специалисты советуют применять различные техники для активизации нейропластичности. Например, на формирование новых нейронных связей позитивно влияют чтение, игра на музыкальных инструментах, путешествия и рукоделие, которое задействует мелкую моторику. Большинство этих тренировок считаются развлечениями, поэтому выбирайте занятия, которые доставляют вам удовольствие. Уже через неделю «тренировок» можно отметить изменения в восприятии, настроении и скорости мышления. 

Обновление клеточного состава костного мозга тrр53-/-/р16lnk4a-/-/p19Arf-/гемопоэтическими клетками-предшественницами Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

■ И I II II

ш

Новости клеточных технологий

в дорсальном отделе полосатого тела. Кроме того, введенные нейроны экспрессировали также Еп1, УМАТ2 и транспортер дофамина.

При стимуляции амфетамином движения мышей контрольной группы характеризовались вращением и уклоном в сторону, соответствующую стороне среднего мозга, в которой была нарушена функция дофаминовых нейронов посредством инъекции 6-гидроксидофамина. У большинства животных, перенесших трансплантацию iPS-полученных нейронов, наблюдалось восстановление нормального характера движений.

Исследователи показали экспрессию Ю-67 - маркера пролиферации - в области введения клеток, связывая этот факт с пролиферационной активностью трансплантированной культуры, а также выявили «тератомы», источником которых, по мнению авторов, являлись немногочисленные недифференцированные 55ЕА1-положительные клетки, содержащиеся в культуре трансплантируемых нейронов.

Наиболее вероятно, что присутствие недифференцированных клеток было связано с недостаточной индукцией диф-ференцировки части iPS клеток по линии нейронов. С целью предупреждения формирования опухолей, исследователи в последующем проводили селекцию 55ЕА1-позитивных элементов из высокоспециализированной культуры с помощью флуоресцентно-активированного клеточного сортинга, что предотвращало образование «тератом».

Таким образом, исследователи продемонстрировали возможность применения высокоспециализированных аутогенных клеток, полученных с использованием явления репрограммирования, в целях устранения дегенеративнодистрофической патологии ЦНС. В целом, этот подход является перспективным путем решения проблемы поиска клеточного материала, предназначенного для трансплантации, при условии воспроизводимости экспериментальных результатов.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Freed C.R., Greene P.E., Breeze R.E. et al. Transplantation of embryonic dopamine neurons for severe Parkinson's disease. N. Engl. J. Med. 2001; 344: 710-19.

2. Lim J., Byeon Y., Ryu H. Transplantation of canine umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells in experimentally induced spinal cord injured dogs. J. Vet. Sci. 2007; 8(3): 275-82.

3. Jawad H., Ali N.N., Lyon A.R. et al. Myocardial tissue engineering: a review. J. Tissue Eng. Regen. Med. 2007; 1(5): 327-42.

4. Wernig M., Zhao J., Pruszak J. Neurons derived from reprogrammed fibroblasts functionally integrate into the fetal brain and improve symptoms of rats with Parkinson's disease. PNAS 2008; 105(15): 5856-61.

5. Wernig M., Meissner A., Foreman R. et. al. In vitro reprogramming of

fibroblasts into a pluripotent ES-cell-like state. Nature 2007; 448(7151): 260-2.

6. Takahashi K., Yamanaka S., Tanabe K. et al. Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined Factors. Cell 2007; 131 (5): 861-72.

7. Takahashi K., Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 2006; 126: 663-76.

8. Okita K., Ichisaka T., Yamanaka S. Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells. Nature 2007; 448(7151): 313-7.

9. Yu J., Vodyanik M.A., Thomson J.A. Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science 2007; 318(5858): 1917-20.

10. Hanna J., Wernig M., Markoulaki S. et al. Treatment of sickle cell anemia mouse model with iPS cells generated from autologous skin. Science 2007; 318: 1920-23.

Подготовил И.Я. Бозо

По материалам Wernig M., Zhao J., Pruszak J. Neurons derived from reprogrammed fibroblasts functionally integrate into the fetal brain and improve symptoms of rats with Parkinson's disease. PNAS 2008; 105(15): 5856-61

Обновление клеточного состава костного мозга Trp53-/-/p16Ink4a-/-/p19Arf-/- гемопоэтическими клетками-предшественницами

Гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) - резиденты костного мозга, дающие начало гемопоэтическим мультипо-тентным клеткам-предшественницам [1]. В отличие от ГСК, мультипотентные клетки-предшественницы не обладают способностью к длительному самообновлению популяции, и после определенного числа делений их пролиферация прекращается [2]. Молекулярные механизмы, отвечающие за этот процесс, ясны не до конца [3], однако известна система из четырех генов, которая регулирует самообновление ГСК и ограничивает пролиферацию их производных. Это, прежде всего, ген ВтМ [4, 5], необходимый для самообновления популяции ГСК. ВтМ является негативным регулятором двух генов-репрессоров самообновления - Тгр53 и Cdkn2a, последний из которых имеет две альтернативные рамки считывания: р161пк4а, р19АГ: и, соответственно, два белковых продукта со сходными функциями [6]. /- [7].

Исследователи из группы 0.0. Ака1а и соавт. предположили, что разные нарушения экспрессии указанных генов могут быть причиной возникновения онкологических заболеваний, при которых наблюдается неограниченная пролиферация клеток-предшественниц гемопоэтического ряда и их потомков. Для проверки этого предположения были проанализированы эффекты одновременной делеции локусов Тгр53, р161пк4а и р19Аг: а также делеций каждого из ло-кусов по отдельности на способность ГСК и мультипотентных гемопоэтических клеток-предшественниц к обновлению костного мозга реципиентов, подвергшихся радиоактивному излучению в летальных дозах.

В клеточном составе костного мозга, периферической крови, печени и селезенки всех мутантов не было выявлено каких-либо отличий в сравнении с интактными животными. То есть делеции Тгр53, р161пк4а и р19Аг: не влияют на дифференцировку ГСК и не подавляют ни один из ростков

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, № 3, 2008

тттт

■■■■

Новости клеточных технологий

гемопоэза. Однако при трансплантации костного мозга мутантных животных мышам-реципиентам, подвергшимся летальной дозе радиоактивного излучения, были получены весьма любопытные результаты. В сравнении с костным мозгом мышей дикого типа, трансплантация которого служила в качестве контроля, восстановление гемопоэза в случае трансплантации костного мозга Тгр53-/-/р161пк4а-/-/ р19А|:-/- животных происходило по крайней мере в 10 раз быстрее. В то же время восстановление гемопоэза при трансплантации костного мозга от животных, мутантных по одному или двум из этих локусов имела весьма незначительные отличия от контроля, но также была несколько выше.

Исследователи задались вопросом, какие именно клетки костного мозга отвечают за обновление пула кроветворных клеток. Поскольку в костном мозге мутантных (Тгр53-/-/ р161пк4а-/-/р'19Аг:-/-) животных не было отмечено резкого увеличения числа ГСК, 0.0. Ака1а и соавт. предположили, что некая популяция более дифференцированных клеток приобретает свойства стволовых. Чтобы проверить это,

летально облученным реципиентам были проведены отдельные трансплантации либо ГСК (клетки с фенотипом CD'l50+/Sca-1+/c-kit+/CD48-/Lin-), либо мультипотентных гемопоэтических предшественников (клетки с фенотипом CD'50-/Sca-'+/c-kit+/CD48-/Lin-) от мутантных по всем трем генам животных. Индикатором долговременного восстановления костного мозга служили показатели количеств лимфоцитов, гранулоцитов и моноцитов [1]. Как ГСК, так и Trp53-/-/p'6Ink4a-/-/p'9Arf-/- мультипотентные гемо-поэтические клетки-предшественницы обеспечивали длительное функционирование костного мозга облученных реципиентов, сохраняясь в их организме до '2 мес. В случае трансплантации ГСК и мультипотентных клеток-предше-ственниц дикого типа длительное восстановление функций костного мозга осуществлялась только ГСК.

Чтобы определить причину, по которой происходило увеличение времени жизни гемопоэтических клеток-предше-ственниц в случае делеции по трем локусам, было проведено три серии экспериментов in vitro, в которых были определены

Деплеция 1пк4а/А^ и Тгр53 снимает ограничения, лимитирующие самообновление у мультипотентных гемопоэтических клеток-предшественниц (МГКП), но не у миелоидных клеток-предшественниц (МКП). ВтИ эпигенетически репрессирует 1пк4а/АМ: и Тгр53, что необходимо для самообновления ГСК. Недостаточная активность ВтИ у МГКП и МКП лимитирует самообновление данных популяций клеток. V клеток с тройной мутацией деплеция локусов 1пк4а/АН: и Тгр53 снимает ограничения на самообновление у МГКП, но не у МПК, что свидетельствует о наличии дополнительных механизмов, ограничивающих самообновление МПК

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, № 3, 2008

I I I I I

Ш

Новости клеточных технологий

уровни пролиферации и клоногенный потенциал мутантных мультипотентных клеток-предшественниц в сравнении с ГСК. Уровень пролиферации мутантных клеток-предше-ственниц и ГСК несущественно отличался от уровней пролиферации клеток дикого типа, в то время как в случае тройной мутации заметно снижалось число апоптотических клеток, что было показано окрашиванием аннексином-У. Способность же формировать гемопоэтические колонии у мутантных клеток была существенно повышена в сравнении с клетками дикого типа. Было дополнительно показано, что мутантные Sca-1+/c-kit+/CD150-/CD48-/Lin- клетки способны отвечать на стимуляцию Flt-3-лигандом. Это доказывает, что в связи с мутацией они не приобретают свойств ГСК, которые не способны реагировать на Flt-3-лиганд.

Мутация Тгр53-/-/р'61пк4а-/-/р'9Аг:-/- не приводит к приобретению другими, более дифференцированными клетками способности к длительному восстановлению костного мозга. Авторы показали это, трансплантируя облученным реципиентам мутантные клетки-предшественницы ми-елоидного либо гранулоцитарно-макрофагального ряда.

Возможно, иерархическая система клеток-предше-ственниц разных уровней дифференцировки возникла в эволюции как защита от накопления пролиферирующими популяциями клеток онкогенных мутаций. Действительно, утрата генов, отвечающих за подавление самообновления популяции ГСК, приводила к восстановлению этого свойства у их потомства. Однако более дифференцированные клетки с такой же мутацией все равно имели ограниченный срок жизни, не приобретая онкогенного потенциала. Это свидетельствует о том, что существуют другие генетические пути озлокачествления как гемопоэтических, так и прочих камбиальных клеток тканей организма. Результаты этой работы весьма интересны и объясняют, по какой причине при развитии некоторых онкологических заболеваний нарушается экспрессия генов Тгр53 и Cdkn2a [8-11]. Авторы считают, что они могут быть использованы в разработке генной терапии онкозаболеваний. В то же время, требуются дальнейшие исследования в данном направлении, так как полная картина генетического контроля свойств ГСК и их потомства остается неясной.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Morrison S.J., Weissman I.L. The long-term repopulating subset of hematopoietic stem cells is deterministic and isolatable by phenotype. Immunity 1994; 1: 661-73.

2. Clarke M.F., Fuller M. Stem cells and cancer: two faces of eve. Cell 2006; 124: 1111-5.

3. Morrison S.J. A genetic determinant that specifically regulates the frequency of hematopoietic stem cells. J. Immunol. 2002; 168: 635-42.

4. Park I., Qian D., Kiel M. et al. Bmi-1 is required for maintenance of adult self-renewing haematopoietic stem cells. Nature 2003; 423: 302-5.

5. Jacobs J.J., Kieboom K., Marino S. et. al. The oncogene and Polycomb-group gene bmi-1 regulates cell proliferation and senescence through the ink4a locus. Nature 1999; 397: 164-8.

6. Molofsky A., Pardal R., Iwashita T. et al. Bmi-1 dependence distinguishes neural stem cell selfrenewal from progenitor proliferation. Nature 2003; 425: 962-7.

7. Molofsky A.V., He S., Bydon M. et. al. Bmi-1 promotes neural stem cell

self-renewal and neural development but not mouse growth and survival by repressing the p16Ink4a and p19Arf senescence pathways. Genes Dev. 2005; 19: 1432-7.

8. Berggren P., Kumar R., Sakano S. et al. Detecting homozygous deletions in the CDKN2A(p16INK4a)/ARF(p14ARF) gene in urinary bladder cancer using real-time quantitative PCR. Clin. Cancer Res. 2003; 9: 235-42.

9. Esteller M., Guo M., Moreno V. et al. Hypermethylation-associated inactivation of p14ARF is independent of p16INK4a methylation and p53 mutational status. Cancer Res. 2000; 60: 129-33.

10. Weber A., Bellmann U., Bootz F. et. al. INK4a-ARF alterations and p53 mutations in primary and consecutive squamous cell carcinoma of the head and neck. Virchows Arch. 2002; 441: 133-42.

11. Burke L., Flieder D., Guinee D. et al. Prognostic implications of molecular and immunohistochemical profiles of the Rb and p53 cell cycle regulatory pathways in primary non-small cell lung carcinoma. Clin. Cancer Res. 2005; 11: 232-41.

Подготовила A.C. Григорян

По материалам: Akala O.O., Park I.-K, Qian D. et al. Long-term haematopoietic reconstitution by Trp53-/-/p16Ink4a-/-/p19Art/~ multipotent progenitors. Nature 2008; 453(7192): 228-32

uPA и uPAR опосредуют тропизм стволовых клеток к злокачественным новообразованиям

Детализация механизмов, контролирующих процессы миграции клеток-предшественниц в организме, является важной теоретической предпосылкой для успешного применения клеточных технологий в медицине. Установлено, что как мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (MMCK), так и гемопоэтические стволовые клетки FCK) находятся не в стационарном, а в постоянном динамическом состоянии - мигрируют между основным депо - костным мозгом - и периферическими тканями [1, 2]. В этой связи, управление механизмами хемотаксиса стволовых клеток и клеток-предшественниц может являться эффективным подходом для оптимизации лечения пациентов с различными дегенеративно-дистрофическими заболеваниями, травматическими повреждениями и новообразованиями.

Способность стволовых клеток к направленному хемотаксису в область локализации патологического очага, такого как

воспаление или новообразование, называется патотропизмом и характерна для нейральных [3, 4] и гемопоэтических стволовых клеток [5], MMCK [6], клеток-предшественниц эндотелия [7]. Единого представления о биологической значимости этого процесса нет, однако показано участие мигрирующих недифференцированных клеток в процессах регенерации [8], ангиогенеза [7], а также в формировании стромы опухолей [9].

В настоящее время активно проводятся исследования, нацеленные на идентификацию биохимических механизмов, регулирующих хемотаксис стволовых клеток и клеток-пред-шественниц. Например, для TCK установлены оси хемотаксиса SDF-1/CXCR4, SCF/c-Kit, VEGF/VEGFR, HGF/c-Met, вовлеченные в процессы миграции к очагам воспаления. Особый интерес представляет тропность MMCK и нейральных стволовых клеток к новообразованиям. В частности, ис-

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том III, № 3, 2008

Как вырастить новые клетки мозга и стать умнее

Выращивание новых клеток мозга - или нейрогенез - возможно для взрослых.

В течение долгого времени установившейся догмой было то, что мозг взрослого человека не может генерировать новые клетки мозга. То есть считалось, что вы родились с определенным количеством клеток мозга, и все. А поскольку вы, естественно, теряете клетки мозга с возрастом, после 25 лет все это ухудшает работу вашего мозга.

Хорошая новость заключается в том, что ученые обнаружили, что вы можете выращивать новые клетки мозга на протяжении всей жизни.Процесс называется нейрогенезом. В частности, в гиппокампе растут новые клетки мозга, которые называются нейронами. Это область мозга, отвечающая за изучение информации, хранение долговременных воспоминаний и регулирование эмоций. Это имеет много разных положительных последствий. Вот некоторые из наиболее важных способов, которыми действия по стимулированию нейрогенеза могут вам помочь:

  • Как объясняет доктор Амар Сахай, нейробиолог из Массачусетской больницы общего профиля, расположенной в Гарварде, разработка новых клеток мозга может помочь улучшить когнитивные функции.Новые нейроны улучшают вашу способность к обучению.
  • Выращивание новых нейронов может помочь предотвратить болезнь Альцгеймера.
  • Neurogenesis поможет вам сохранить остроту памяти.
  • Рост новых клеток мозга может лечить и предотвращать депрессию, а также помогает уменьшить беспокойство.

Чтобы максимально использовать возможности своего мозга, вам необходимо сделать следующее:

  • Позаботьтесь о клетках своего мозга
  • Выращивайте новые клетки мозга
  • Не давай новым нейронам умирать

Эти три момента объясняются ниже.

Позаботьтесь о клетках своего мозга

Прежде чем мы перейдем к тому, как выращивать новые клетки мозга, важно отметить, что вы должны предпринять шаги, чтобы позаботиться о клетках мозга, которые у вас уже есть. Прямо сейчас очень вероятно, что вы делаете что-то, что повреждает клетки вашего мозга. К ним относятся следующие:

  • Отсутствие флажка для напряжения. Стресс может со временем повредить клетки мозга. Защитите клетки своего мозга, управляя стрессом. Делайте такие вещи, как упрощение, медитацию и расстановку приоритетов в своем списке дел.
  • Недосыпание. Начнем с того, что теперь ученые считают, что сон «выводит токсины» из мозга, вымывая продукты жизнедеятельности, связанные с болезнью Альцгеймера и деменцией. Кроме того, есть данные, позволяющие предположить, что лишение сна убивает определенный тип клеток мозга, называемых нейронами голубого пятна (LC), которые играют важную роль в поддержании бодрости и бодрствования.
  • После плохой диеты. Плохая диета, богатая промышленными жирами, рафинированными зерновыми и сахаросодержащими лакомствами, сокращает ваш мозг.Данные показывают, что чем больше человек ест нездоровой пищи, тем меньше его гиппокамп.

Если вы делаете что-либо из вышеперечисленного - ведете стрессовую жизнь, недосыпаете и плохо питаетесь - прекратите. Клетки вашего мозга будут вам благодарны.

Как вырастить новые клетки мозга

Вот где дела идут хорошо. В своем выступлении на TED доктор Сандрин Тюре, нейробиолог из Королевского колледжа Лондона, объясняет, что до 1990-х годов люди думали, что взрослые не могут генерировать новые клетки мозга. Но теперь мы знаем, что это так.

Итак, вот 10 способов выращивания новых клеток мозга:

  • Ешьте чернику. Черника синяя из-за антоцианового красителя, флавоноида, исследования которого связывают с нейрогенезом.
  • Наслаждайтесь темным шоколадом. Я уже призывал вас есть черный шоколад в моем сообщении о долголетии, а также в моем сообщении о том, как поднять настроение. Что ж, теперь оказалось, что эти восхитительные кусочки шоколадного добра также помогут вам вырастить новые нейроны.Это потому, что темный шоколад, как и черника, содержит флавоноиды.
  • Держите себя в руках. Когнитивная стимуляция увеличивает нейрогенез гиппокампа. Что это значит? Это означает, что вам нужно держать свой мозг занятым: изучать новые навыки, взаимодействовать с другими людьми, путешествовать, пробовать новые вещи и продолжать выходить за пределы своей зоны комфорта.
  • Ешьте жирные кислоты омега-3. Продукты, богатые жирными кислотами Омега-3 - авокадо и жирная рыба, такая как тунец, лосось, сельдь и сардины - способствуют росту нейронов.Вы также можете выбрать семена льна или льняное масло, семена чиа и грецкие орехи.
  • Упражнение. Мы можем способствовать росту новых клеток мозга с помощью регулярных упражнений на выносливость, таких как бег трусцой. Вот как это работает: бег трусцой стимулирует выработку белка под названием FNDC5. В свою очередь, FNDC5 стимулирует выработку в мозге другого белка, называемого нейротрофическим фактором мозга (BDNF), который стимулирует рост новых нервов и синапсов. Если бег трусцой не для вас, попробуйте ходить быстро.
  • Ешьте куркуму . Куркума желтая специя не только помогает в нейрогенезе, но и сравнительно недавно проведенное исследование показало, что куркума может способствовать регенерации «поврежденного мозга» и помогает при неврологических расстройствах. Вы можете попробовать добавить чайную ложку куркумы в утренний или послеобеденный смузи.
  • Занимайтесь сексом. Частые занятия сексом могут помочь вам восполнить запасы мозгов (простите за каламбур).
  • Пейте зеленый чай. В частности, соединение галлат эпигаллокатехина (EGCG), обнаруженное в зеленом чае, является элементом, который связан с ростом новых клеток мозга.
  • Подвергните себя солнечному свету. Когда ваше тело подвергается воздействию естественного солнечного света, оно вырабатывает витамин D. Витамин D увеличивает уровень BDNF в головном мозге - как уже упоминалось ранее, BDNF способствует нейрогенезу.
  • Прерывистое голодание. Доктор Тюре объясняет, что ест через день. В те дни, когда она постится, она берет большой латте, а затем, может быть, позже яблоко и батончик из хлопьев.В остальные дни ест нормально. Она объясняет, что, когда вы голодаете с перерывами, вы слегка нагружаете свой мозг, и вполне вероятно, что это приводит к увеличению количества нейронов, чтобы вы могли более эффективно искать пищу.

Как видно из списка выше, есть много простых вещей, которые вы можете сделать, чтобы вырастить новые клетки мозга. После того, как вы вырастили новые клетки мозга, вам нужно поддерживать их. Вы узнаете, как это сделать, в следующем разделе этого сообщения в блоге.

Как сохранить жизнь новым клеткам мозга

Все, что упомянуто в разделе выше, поможет вам вырастить новые клетки мозга.Но выращивания новых нейронов недостаточно. Вы также должны поддерживать новые нейроны в живых.

Исследования показывают, что новые нейроны остаются в живых благодаря обучению, требующему усилий; это означает процесс, который включает концентрацию в настоящем моменте в течение длительного периода времени.


Заключение

Я, с одной стороны, очень оптимистично отношусь к тому факту, что могу выращивать новые клетки мозга. Я надеюсь, что вы тоже. А теперь я собираюсь выпить зеленого чая с двумя квадратиками темного шоколада, а затем потрачу немного времени на свою шахматную партию. В конце концов, я должен найти хорошее применение своим новым клеткам мозга. 🙂

Живите своей лучшей жизнью, выращивая новые клетки мозга, следуя приведенным выше советам. Вы отвечаете за свой нейрогенез!

Похожие сообщения:

Регенерация клеток мозга

В течение почти 100 лет биология считала, что клетки мозга или нейроны не регенерируют. Считалось, что все ваше значительное развитие мозга произошло от зачатия до трехлетнего возраста.Вопреки широко распространенному мнению, теперь ученые знают, что нейрогенез постоянно происходит в определенных областях мозга взрослого человека.

В ходе поразительного научного открытия, сделанного в конце 1990-х годов, исследователи из Принстонского университета обнаружили, что в мозг взрослых обезьян постоянно добавляются новые нейроны. Открытие было значительным, потому что у обезьян и людей похожие структуры мозга.

Эти и несколько других открытий, посвященных регенерации клеток в других частях мозга, открыли совершенно новое направление исследований «взрослого нейрогенеза», процесса рождения нейронов из нервных стволовых клеток в зрелом мозге.

Основные исследования обезьян

Исследователи из Принстона впервые обнаружили регенерацию клеток в гиппокампе и субвентрикулярной зоне боковых желудочков у обезьян, которые являются важными структурами для формирования памяти и функций центральной нервной системы.

Это было важно, но не так важно, как открытие в 1999 году нейрогенеза в коре головного мозга обезьяны. Кора головного мозга - самая сложная часть мозга, и ученые были поражены, обнаружив образование нейронов в этой высокофункциональной области мозга.Доли коры головного мозга отвечают за принятие решений и обучение на более высоком уровне.

Нейрогенез взрослых был обнаружен в трех областях коры головного мозга:

  • Префронтальная область, которая контролирует принятие решений
  • Нижняя височная область, которая играет роль в визуальном распознавании
  • Задняя теменная область, которая играет роль в трехмерном представлении

Исследователи полагали, что эти результаты потребовали фундаментальной переоценки развития мозга приматов. Хотя исследования коры головного мозга сыграли решающую роль в продвижении научных исследований в этой области, открытие остается спорным, поскольку еще не было доказано, что это происходит в человеческом мозге.

Исследования на людях

Начиная с исследований приматов в Принстоне, более новые исследования показали, что регенерация клеток человека происходит в обонятельной луковице, которая отвечает за сенсорную информацию для обоняния, и в зубчатой ​​извилине, части гиппокампа, ответственной за формирование памяти.

Продолжающиеся исследования нейрогенеза у взрослых людей показали, что другие области мозга также могут генерировать новые клетки, особенно в миндалевидном теле и гипоталамусе. Миндалевидное тело - это часть мозга, управляющая эмоциями. Гипоталамус помогает поддерживать вегетативную нервную систему и гормональную активность гипофиза, который контролирует температуру тела, жажду и голод, а также участвует в сне и эмоциональной активности.

Исследователи оптимистично настроены в отношении того, что благодаря дальнейшим исследованиям ученые однажды смогут открыть ключ к этому процессу роста клеток мозга и использовать полученные знания для лечения различных психических расстройств и заболеваний мозга, таких как болезнь Паркинсона и Альцгеймера.

Источники

  • Fowler, C D, et al. «Эстроген и нейрогенез взрослых в миндалине и гипоталамусе». Обзоры исследований мозга. , Национальная медицинская библиотека США, март 2008 г.
  • Лледо П.М. и др. «Нейрогенез и функциональная пластичность нейронных цепей у взрослых. " Природные обзоры. Неврология. , Национальная медицинская библиотека США, март 2006 г.
  • «Принстон - Новости - Ученые обнаружили добавление новых клеток мозга в высших областях мозга.» Принстонский университет , Попечители Принстонского университета.
  • Весаль, Мани и Коринна Дарьян-Смит. «Взрослый нейрогенез происходит в сенсомоторной коре приматов после шейной дорсальной ризотомии». Journal of Neuroscience , Society for Neuroscience, 23 июня 2010 г.

Почему ваш мозг не заживает, как кожа? · Границы для молодых умов

Абстрактные

Кожные раны, такие как царапины и порезы, могут быть болезненными, но обычно они заживают идеально. В худшем случае у вас может остаться шрам. Напротив, когда мозг травмируется, мы часто остаемся инвалидами, которые остаются с нами на всю оставшуюся жизнь. Что такого особенного в мозге и как он сам себя восстанавливает? Клетки мозга сталкиваются с уникальными проблемами, когда они получают травмы, например, сотрясение мозга или инсульт. И чтобы справиться с этими проблемами, у мозга есть гениальная стратегия борьбы с травмами.

Мозг очень уязвим

Ваш головной мозг и ваш спинной мозг вместе образуют то, что мы называем центральной нервной системой.Глядя на скелет, вы когда-нибудь задавались вопросом, почему головной и спинной мозг - единственные органы в нашем теле, заключенные в кости? Правда, легкие и сердце тоже хорошо защищены грудной клеткой. Но когда вы смотрите на череп, это, по сути, костяная коробка с несколькими отверстиями, позволяющими нервным окончаниям выходить из мозга. Нервная система уникальна по сравнению со многими другими органами тем, что она не расширяется и не сокращается, как сердце, легкие и кишечник. Поскольку нет серьезных движений, это нормально, если центральная нервная система полностью покрыта костью.Почему центральная нервная система так хорошо защищена? Ответ прост: потому что он сверхчувствительный и очень уязвимый.

Как вы думаете, какой орган вашего тела вы травмируете чаще всего? Наверное, твоя кожа. Подумайте о случае, когда вы упали, ваша кожа разошлась и какое-то время у вас была рана, похожая на царапину или порез. Если эта травма произошла некоторое время назад, скорее всего, вы даже больше не увидите пятна на коже. Или, может быть, вы видите шрам, но в основном ваша кожа могла восстанавливаться почти идеально.К сожалению, головной и спинной мозг принципиально разные. Если ваш мозг получит травму, некоторые повреждения могут сохраняться на протяжении всей оставшейся жизни.

Почему мозг не может восстановить себя так, как ваша кожа?

Нервные клетки не обновляются сами по себе

Клетки вашей кожи продолжают делиться, они умирают и рождают новые клетки все время, даже если вы не ранены. После травмы кожа образует множество новых клеток и использует их для лечения вашей раны. Тем не менее, нервные клетки в вашем мозгу, также называемые нейронами , не обновляются.Они вообще не делятся. Из этого правила очень мало исключений - только два особых места в мозге могут дать рождение новым нейронам. Однако по большей части мозг не может восполнить мертвые нейроны. Это особенно беспокоит, потому что нейроны - очень чувствительные клетки, и они умирают по разным причинам. Когда вы ударяетесь головой и получаете сотрясение мозга , нейроны погибают. Когда происходит сбой в кровоснабжении мозга, также называемый инсультом , нейроны умирают. Нейроны также умирают, когда сталкиваются с изменениями в своих собственных функциях, что происходит при так называемых нейродегенеративных заболеваниях , таких как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера.

Вот и хорошие новости. Поскольку потеря нейронов обычно носит постоянный характер, ученые работают над двумя важными стратегиями, чтобы помочь мозгу после травмы. Один из способов - защитить нервную систему сразу же после повреждения. Это может быть инсульт, серьезное сотрясение мозга или любой вид травмы. Если мы сможем каким-то образом ограничить количество нейронов, умирающих на ранней стадии после травмы, то мы сведем ущерб к минимуму. Чтобы помочь в восстановлении после травмы, после того, как повреждение было нанесено, некоторые ученые пытаются использовать стволовых клеток в качестве лечения потери нейронов в головном мозге. 1 Эти стволовые клетки представляют собой молодые и незрелые клетки, которые еще не превратились в «профессиональные» клетки. Они могут превратиться в новые нейроны, если ученые обработают их специальными молекулами. Это немного похоже на учеников начальной школы, которые еще не являются врачами или водопроводчиками, но при правильном обучении имеют возможность стать любым профессионалом в будущем. Самая большая проблема при замене мертвых нейронов стволовыми клетками состоит в том, чтобы эти новые нейроны правильно интегрировались или вписывались в существующие сети мозга. Новые нейроны не могут просто зависать в мозгу, они нужны нам, чтобы формировать связи с другими клетками и выполнять ту работу, которую выполняют все нейроны: обрабатывать сигналы.

Нервные клетки не могут отрастить поврежденные части

Глядя на структуру нейрона, вы заметите, что у него есть тело клетки и несколько плеч, которые он использует для соединения и общения с другими нейронами (рис. 1, слева). Действительно длинная рука, которая посылает сигналы другим нейронам, называется аксон , а аксоны могут быть очень длинными.Если аксон поврежден на пути к другой клетке, поврежденная часть аксона погибнет (рис. 1, справа), в то время как сам нейрон может выжить с культей вместо руки. Проблема в том, что нейроны центральной нервной системы с трудом отращивают аксоны из культи. Почему у клеток кожи нет этой проблемы? Клетки кожи намного проще по строению. А поскольку они могут рождать совершенно новые клетки, они не сталкиваются с проблемой ремонта частей своих клеток.

  • Рисунок 1
  • Слева: структура клетки мозга.Обратите внимание на ветвистые руки, которые отходят от тела клетки (верхний левый угол). Эти руки принимают входящие сигналы. Действительно длинная рука, которая простирается в нижний правый угол, называется аксоном, который посылает сигналы принимающей клетке. Аксон окружен миелиновой оболочкой (темно-фиолетовой), которая помогает сигналам быстрее перемещаться по аксону к принимающей клетке. Справа: при повреждении аксона его концевая часть отмирает и оставляет культю аксона. Куни с трудом отрастают после травмы.

Итак, почему у поврежденных нейронов возникают проблемы с отрастанием аксонов?

Во-первых, им нужна мотивация.Есть специальные молекулы, которые помогают активировать рост нейронов. Когда нейроны активны, образуется больше этих мотивирующих молекул. Итак, если вы сохраните активный мозг, ваши нейроны будут расти. Это верно как после травмы, так и в здоровом мозге.

Во-вторых, аксоны сталкиваются с враждебной средой, полной молекулярных «стоп-сигналов», которые сигнализируют аксонам «запрет на проникновение». Некоторые знаки остановки являются частью оболочки или покрытия вокруг соседних аксонов, называемой миелиновой оболочкой (рис. 1, слева).Некоторые знаки остановки являются частью шрама, который образуется как защитная стена вокруг травмы, чтобы предотвратить распространение ущерба. Эти шрамы образованы клетками мозга, которые называются астроцитами (звездчатые клетки из-за их звездообразного вида). Астроциты, образующие рубцы, просто пытаются помочь, но они также выделяют в окружающую среду химическое вещество, которое затрудняет рост аксонов (рис. 2).

  • Рисунок 2
  • Растущие аксоны (зеленые в правом верхнем и нижнем левом углах), ищущие новые клетки-мишени для соединения, испытывают трудности в условиях травмы.Отчасти это происходит из-за звездообразных опорных клеток (астроцитов, выделенных желтым цветом), которые выделяют химические вещества (красный цвет). Эти химические вещества останавливают рост аксонов.

Но есть и хорошие новости. Ученые работают над стратегиями стимулирования роста поврежденных нейронов с помощью специальных молекул роста и устранения признаков остановки для аксонов, чтобы сделать среду повреждения более благоприятной для роста нервных клеток [1].

Иммунный ответ мозга отличается от кожного

Иммунный ответ играет важную роль в любом виде восстановления после травмы.В поврежденной коже иммунные клетки устремятся к месту повреждения из крови и помогут резидентным иммунным клеткам очистить от мусора мертвые клетки. После завершения очистки иммунные клетки умирают и прекращают борьбу. В мозгу также есть специализированные резидентные иммунные клетки, которые активируются, когда чувствуют опасность или повреждение. Распространенная проблема мозга заключается в том, что активированные иммунные клетки часто не знают, когда прекратить борьбу. Если они будут продолжать выделять токсичные химические вещества в течение длительного времени, они могут причинить больше вреда, чем пользы, убивая здоровые нейроны. Вот почему ученые пытаются понять, что включает и выключает иммунные клетки мозга, и пытаются выяснить, как они могут изменить реакцию этих иммунных клеток, чтобы клетки могли быть полезными, а не вредными [2].

Как же тогда мозг восстанавливается?

Узнав об ограничениях нейронов по сравнению с клетками кожи, вы можете быть разочарованы тем, что такой важный орган, как мозг, кажется, не готов к разрушительным событиям. На самом деле центральная нервная система использует гениальную стратегию самовосстановления, которая полностью отличается от стратегии, используемой другими органами.Мозг никогда не будет таким, каким был до повреждения, но он постарается компенсировать свои потери. Нейроны мозга могут менять свои связи друг с другом. Этот процесс называется , пластичность , и он помогает мозгу адаптироваться к потере нейронов. Забудьте на мгновение об умирающих клетках, ответственность за пластичность полностью лежит на выживших клетках. Как это работает?

Поскольку основная задача нейрона - посылать сигнал, нейроны очень хорошо воспринимают «свободную недвижимость» или другие нейроны, с которыми они могут соединяться. Помимо выращивания новых плеч для соединения с новыми клетками, нейроны также могут изменять силу существующих связей с другими нейронами (рис. 3). Они могут либо усилить такие связи, либо ослабить их, что приведет к совершенно новой сети связей в мозгу. Эта пластичность обусловлена ​​и направляется деятельностью, которую мы выполняем. После инсульта или черепно-мозговой травмы пациенты обычно в определенной степени поправляются при помощи какой-либо физиотерапии. Улучшение происходит не столько за счет роста новых нейронов, как вы узнали выше, сколько потому, что эти пациенты продолжают стимулировать пластичность и, следовательно, строят новые связи между выжившими нейронами в своем мозгу!

  • Рисунок 3
  • В ответ на травму клетка мозга может адаптироваться за счет роста новых плеч (ветвь аксона с зеленым фоном), а также за счет увеличения или уменьшения силы существующих связей (соединение между аксоном и принимающей клеткой с зеленым фоном в правом нижнем углу).

К сожалению, пластичность как ремонтный механизм имеет свои пределы. Пластичность полностью зависит от выживших клеток, поэтому чем больше выживших клеток, тем лучше. Если кто-то получает тяжелую черепно-мозговую травму или сильный инсульт, в результате которого погибает значительное количество мозговых клеток, остается меньше выживших нейронов, способных к пластичности, чем после легкого сотрясения мозга. Чем больше ячеек доступно для пластичности, тем больше пластичность может возникнуть. Вот почему тяжелые травмы центральной нервной системы обычно приводят к длительной инвалидности.И потому, что последствия этих тяжелых травм настолько плачевные, ученые прилагают все усилия, чтобы попытаться защитить нейроны от смерти, чтобы заменить утраченные клетки с помощью стволовых клеток, чтобы помочь травмированным нейроны растут, и стимулировать пластичность.

Глоссарий

Спинной мозг : Часть центральной нервной системы, которая находится в позвоночнике, костная структура вдоль спины. Спинной мозг в основном отвечает за улавливание всех видов чувств от вашего тела и отправку их в мозг для обработки, а также за отправку команд движения от мозга к вашим рукам и ногам.

Нейроны : Нервные клетки в головном мозге, которые получают сигналы от других нервных клеток, обрабатывают их, а затем посылают новые сигналы различным нервным клеткам. Эта сеть связанных нейронов является основой всей работы, которую выполняет центральная нервная система, поэтому вы можете думать, двигаться и чувствовать вещи.

Сотрясение мозга : Сотрясение мозга происходит, когда вы сильно ударяетесь головой и ваш мозг ударяется о череп. Если у вас сильное сотрясение мозга, вы можете видеть звезды перед глазами, вы можете не помнить, какой сегодня день, и вас может тошнить.

Инсульт : Инсульт возникает, когда нарушается кровоснабжение определенной области мозга. Нервные клетки в этой области быстро отмирают, если они перестают получать из крови такие важные вещества, как сахар и кислород.

Нейродегенеративные заболевания : Заболевание, при котором нейроны отмирают (или дегенерируют, что означает, что они умирают), потому что они не могут справиться с проблемами, с которыми сталкиваются. Большинство этих проблем представляют собой сложные химические процессы.

Стволовые клетки : Незрелые клетки, которые еще не превратились в «профессиональные» клетки кожи, нервные клетки или любые другие клетки вашего тела. У них есть способность развиваться в любую клетку вашего тела, и их будущая «профессия» определяется тем, с какими молекулами они встречаются по мере созревания. Они могут развиться в любую профессиональную клетку, включая нейроны, когда ученые обрабатывают их определенными молекулами.

Миелиновая оболочка : Жировая оболочка, которая покрывает аксоны, заставляя сигналы перемещаться по аксонам как можно быстрее. Например, эти ножны позволяют быстро реагировать, когда вы причиняете себе вред, например, отводите руку от прикосновения к горячей плите.

Astrocytes : Переводится в «звездчатые клетки» из-за звездообразной формы этих клеток. Астроциты - это поддерживающие клетки мозга, которые сильно отличаются от нейронов. Они поддерживают нейроны разными способами, например, удерживая вредные молекулы подальше.

Иммунный ответ : Реакция вашего тела на травму.Иммунный ответ будет посылать специализированные клетки, некоторые из области повреждения, а некоторые из кровотока, чтобы помочь очистить и восстановить.

Пластичность : Способность нервных клеток изменять свои связи с другими нервными клетками. Пластичность - это процесс создания нейронами новых плеч для соединения с другими нейронами или просто ослабления или усиления существующей связи с другой нервной клеткой.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.


Сноска

[1] http://www.eurostemcell.org/commentanalysis/stem-cell-therapies-and-neurological-disorders-brain-what-truth


Список литературы

[1] Сильвер, Дж., Шваб, М. Э. и Попович, П. Г. 2015. Регенеративная недостаточность центральной нервной системы: роль олигодендроцитов, астроцитов и микроглии. Холодная весна Харб. Перспектива. Биол. 7 (3): a020602. DOI: 10.1101 / cshperspect.a020602

[2] Лоан, Д.Дж. И Кумар А. 2015. Микроглия в головном мозге ЧМТ: хорошие, плохие и нерегулируемые. Exp. Neurol. 275 (Pt 3): 316–27. DOI: 10.1016 / j.expneurol.2015.08.018

В мозге взрослого человека все-таки появляются новые нейроны, говорится в исследовании

Если центр памяти человеческого мозга может вырастить новые клетки, это может помочь людям вылечиться от депрессии и посттравматического стрессового расстройства (ПТСР), отсрочить начало болезни Альцгеймера. , углубить наше понимание эпилепсии и предложить новое понимание памяти и обучения.Если нет, то это всего лишь еще одно отличие людей от грызунов и птиц.

На протяжении десятилетий ученые обсуждали, возможно ли рождение новых нейронов, называемое нейрогенезом, в той области мозга, которая отвечает за обучение, память и регуляцию настроения. Растущее количество исследований предполагало, что они могут, но затем статья Nature в прошлом году вызвала сомнения.

Новое исследование, опубликованное в марте в другом журнале из семейства Nature - Nature Medicine - смещает баланс в сторону «да».«В свете нового исследования,« я бы сказал, что существует огромное количество случаев нейрогенеза на протяжении всей жизни у людей », - сказал по электронной почте Йонас Фризен, профессор Каролинского института в Швеции. Фризен, который не участвовал в новом исследовании, написал News and Views об исследовании в мартовском выпуске Nature Medicine .

Не всех убедили. Артуро Альварес-Буйлла был старшим автором прошлогодней статьи Nature , в которой ставилось под сомнение существование нейрогенеза.Альварес-Буйлла, профессор неврологической хирургии Калифорнийского университета в Сан-Франциско, говорит, что он все еще сомневается в том, что новые нейроны развиваются в гиппокампе мозга после раннего детства.

«Я не думаю, что это все решает», - говорит он. «Я всю жизнь изучаю нейрогенез взрослых. Хотел бы я найти место [среди людей], где это действительно происходит убедительно ».

На протяжении десятилетий некоторые исследователи полагали, что мозговые цепи приматов, включая людей, будут слишком нарушены ростом значительного числа новых нейронов.Альварес-Буйлла считает, что научные дебаты о существовании нейрогенеза должны продолжаться. «Базовые знания имеют фундаментальное значение. Просто узнать, заменяются ли взрослые нейроны, - это увлекательная основная проблема », - говорит он.

Новые технологии, которые могут определять местонахождение клеток в живом мозге и измерять индивидуальную активность клеток, ни одна из которых не использовалась в исследовании Nature Medicine , могут в конечном итоге разрешить все оставшиеся вопросы.

Ряд исследователей оценили новое исследование как продуманное и тщательно проведенное.По словам Майкла Бонагиди, доцента Медицинской школы Кека при Университете Южной Калифорнии, это «технический образец силы», который решает проблемы, поднятые в прошлогодней статье.

Исследователи из Испании протестировали различные методы сохранения мозговой ткани 58 недавно умерших людей. Они обнаружили, что разные методы сохранения привели к разным выводам о том, могут ли новые нейроны развиваться во взрослом и стареющем мозге.

Ткань мозга должна быть сохранена в течение нескольких часов после смерти, а определенные химические вещества, используемые для сохранения ткани, или белки, которые идентифицируют вновь развивающиеся клетки, будут уничтожены, сказала Мария Льоренс-Мартин, старший автор статьи.Другие исследователи упустили присутствие этих клеток, потому что их мозговая ткань была не так точно сохранена, говорит Ллоренс-Мартин, нейробиолог из Автономного университета Мадрида в Испании.

Дженни Хси, профессор Техасского университета в Сан-Антонио, которая не принимала участия в новом исследовании, сказала, что исследование представляет собой урок для всех ученых, которые полагаются на щедрость пожертвований мозга. «Если и когда мы пойдем и посмотрим на что-то после смерти человека, мы должны быть очень осторожны с этими техническими проблемами.”

Льоренс-Мартин сказала, что начала тщательно собирать и хранить образцы мозга в 2010 году, когда она поняла, что многие мозги, хранящиеся в банках мозга, не были должным образом сохранены для такого рода исследований. В своем исследовании она и ее коллеги исследовали мозг людей, которые умерли с неповрежденной памятью, и тех, кто умер на разных стадиях болезни Альцгеймера. Она обнаружила, что в мозге людей с болезнью Альцгеймера практически не обнаруживаются новые нейроны в гиппокампе - с меньшим количеством сигналов по мере того, как люди продвигаются по течению болезни.Это говорит о том, что потеря новых нейронов - если бы ее можно было обнаружить в живом мозге - была бы ранним индикатором начала болезни Альцгеймера, и что стимулирование роста новых нейронов могло бы отсрочить или предотвратить болезнь, от которой сейчас страдают более 5,5 миллионов американцев. .

Расти Гейдж, президент Института биологических исследований Солка, нейробиолог и профессор, говорит, что был впечатлен вниманием исследователей к деталям. «Методологически это устанавливает планку для будущих исследований», - говорит Гейдж, который не участвовал в новом исследовании, но был старшим автором в 1998 году статьи, в которой были обнаружены первые доказательства нейрогенеза.Гейдж говорит, что это новое исследование решает проблемы, поднятые исследованием Альвареса-Буйллы. «С моей точки зрения, это устраняет тот единственный всплеск, который произошел», - говорит он. «Этот документ в очень хорошей форме… систематически оценивает все вопросы, которые мы все считаем очень важными».

Нейрогенез в гиппокампе имеет значение, говорит Гейдж, потому что данные на животных показывают, что он важен для разделения паттернов, «позволяя животному различать два события, которые тесно связаны друг с другом.«У людей, - говорит Гейдж, - неспособность различать два похожих события может объяснить, почему пациенты с посттравматическим стрессовым расстройством продолжают переживать одни и те же переживания, даже если их обстоятельства изменились. Кроме того, по его словам, многие нарушения, наблюдаемые на ранних стадиях снижения когнитивных функций, аналогичны тем, которые наблюдаются у животных, нейрогенез которых остановлен.

У здоровых животных нейрогенез способствует устойчивости в стрессовых ситуациях, говорит Гейдж. Расстройства настроения, включая депрессию, также связаны с нейрогенезом.

Се говорит, что ее исследование эпилепсии показало, что новорожденные нейроны неправильно связаны, нарушая мозговые цепи и вызывая судороги и потенциальную потерю памяти. У грызунов, страдающих эпилепсией, если исследователи предотвратят аномальный рост новых нейронов, они предотвратят судороги, говорит Се, давая ей надежду, что нечто подобное однажды сможет помочь пациентам-людям. По ее словам, эпилепсия увеличивает риск болезни Альцгеймера, а также депрессии и беспокойства. «Итак, все это как-то связано. Мы считаем, что новые нейроны играют жизненно важную роль в соединении всех этих частей », - говорит Се.

У мышей и крыс исследователи могут стимулировать рост новых нейронов, заставляя грызунов больше тренироваться или предоставляя им среду, которая более когнитивно или социально стимулирует, говорит Ллоренс-Мартин. «Это нельзя применить к запущенным стадиям болезни Альцгеймера. Но если бы мы могли действовать на более ранних стадиях, когда подвижность еще не нарушена, - говорит она, - кто знает, возможно, мы могли бы замедлить или предотвратить некоторую потерю пластичности [в мозге].”

Полученные данные расширяют понимание того, как постоянное поступление нейронов на протяжении всей жизни связано с обучением и памятью - ScienceDaily

Когда-то считалось, что млекопитающие рождаются с полным набором нейронов, который у них будет на всю жизнь. Однако за последние несколько десятилетий нейробиологи обнаружили, что по крайней мере две области мозга - центры обоняния и гиппокамп, центр обучения и памяти - на протяжении всей жизни выращивают новые нейроны.

Исследователи из Медицинской школы Перельмана в Университете Пенсильвании показали на мышах, что один тип стволовых клеток, из которых формируются взрослые нейроны, является источником этого пожизненного запаса новых клеток в гиппокампе. Эти результаты, опубликованные на этой неделе в Cell , могут помочь нейробиологам понять, как поддерживать молодые условия для обучения и памяти, а также восстанавливать и регенерировать части мозга после травм и старения.

«Мы впервые показали на млекопитающих, что нейроны в зубчатой ​​извилине гиппокампа растут и развиваются из одной популяции стволовых клеток в течение всей жизни», - сказал старший автор Хунцзюнь Сун, доктор философии, профессор Неврология. «Новые незрелые нейроны более гибки в установлении связей в гиппокампе по сравнению со зрелыми нейронами, что имеет первостепенное значение для здорового обучения, памяти и изменения настроения.«

Исследователи показали, что найденные ими нервные стволовые клетки имели общую молекулярную сигнатуру на протяжении всей жизни мышей. Они сделали это, пометив нервные стволовые клетки в эмбрионах, когда мозг еще развивался, и следили за клетками от рождения до взрослой жизни. Этот подход показал, что новые нейронные стволовые клетки с меткой своего предшественника непрерывно производили нейроны на протяжении всей жизни животного.

«Этот процесс уникален для мозга», - сказал соавтор исследования Го-ли Мин, доктор медицинских наук, профессор нейробиологии.«В гиппокампе эти клетки никогда не перестают реплицироваться и способствуют гибкости мозга у млекопитающих».

Эта способность называется пластичностью, то есть способностью мозга образовывать новые связи на протяжении всей жизни, чтобы компенсировать травмы и болезни и приспосабливаться в ответ на новые поступления из окружающей среды. Мин сравнивает процесс роста новых нейронов в гиппокампе с добавлением новых единиц в схему материнской платы мозга.

Следующие шаги команд будут заключаться в поиске таких же нервных стволовых клеток у других млекопитающих, в первую очередь у людей, начиная поиск в посмертной мозговой ткани, и в изучении того, как регулируется эта популяция нервных стволовых клеток.

Эта работа финансировалась Национальными институтами здравоохранения (P01NS097206, R37NS047344, R35NS097370, R01Mh205128), EMBO и Шведским исследовательским советом.

История Источник:

Материалы предоставлены Медицинской школой Пенсильванского университета . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Мы создаем 1500 новых нейронов каждый день - Откройте для себя UNIL

Гиппокамп, расположенный в центре нашего мозга, служит убежищем для нейронов.(© ktsimages / iStockphotos)

Николас Тони - доцент кафедры фундаментальных нейронаук биологического и медицинского факультета UNIL.
Даже в мозге взрослого человека постоянно образуются новые нейроны. В течение жизни мы обновляем 80% клеток в области гиппокампа, важной структуры для обучения и памяти. Команда UNIL раскрыла некоторые секреты этого процесса нейрогенеза с дополнительным бонусом в виде потенциальных терапевтических применений, особенно при болезни Альцгеймера.
Двадцать лет назад казалось, что дело улажено. В отличие от множества других клеток нашего тела, те, что находятся в мозге, не могут расти заново. Во время развития эмбриона, а затем в детстве, наши нейроны формируются и соединяются, образуя очень сложную сеть. Тем не менее, когда мы достигаем зрелости, определенное количество из них вырождается и умирает: чистая потеря для наших моторных и когнитивных функций. По крайней мере, это была общепринятая теория в неврологических кругах. Сегодня мы знаем, что это не так и что в любом возрасте - или почти - нейроны могут регенерировать в определенных частях мозга, которые являются настоящими рассадниками нейронов.

Стволовые клетки в мозге взрослых

Все начало меняться в середине 1960-х годов, когда американские исследователи заметили, что в мозге взрослых крыс генерируются новые нейроны. Но эти результаты вызвали у исследователей многочисленные сомнения, поскольку «они противоречили устоявшейся догме», по словам Николаса Тони, доцента кафедры фундаментальных нейронаук факультета биологии и медицины UNIL. В середине 1990-х нейробиологи еще раз исследовали этот предмет и отметили, что «определенные области мозга содержат стволовые клетки, способные непрерывно генерировать относительно большое количество нейронов и других клеток мозга. На этот раз не было места для сомнений, тем более что вскоре после этого этот процесс также наблюдался в человеческом мозге.

Фантазия фонтана молодости

В общем, стволовые клетки называют «недифференцированными» клетками. Они еще не относятся к специализированному типу клеток и способны развиваться в разные типы клеток. На эмбриональном этапе они являются основой развития органов и тканей будущего ребенка. Они также присутствуют у взрослых, например, в коже, где обеспечивают заживление ран.Те, что находятся в головном мозге, могут не только генерировать нервные клетки, но и могут самовоспроизводиться, делиться с образованием двух новых дочерних стволовых клеток, которые, в свою очередь, генерируют другие нервные клетки, вызывая «фантазию фонтана». юности », - весело замечает Николас Тони.

Стволовые клетки находятся в двух определенных областях мозга. Во-первых, в субвентрикулярной зоне, расположенной в центре головного мозга. Они населяют зубчатую извилину гиппокампа. «Это очень маленькая территория.У человека размер гиппокампа равен мизинцу, а зубчатая извилина составляет около четверти этого размера », - уточняет Николас Тони. Это пространство не менее важно, поскольку «оно представляет собой ворота к информации в гиппокампе». Последний играет ключевую роль в обучении и памяти. «Это необходимо для людей. Человек, лишенный этого, больше не может узнавать новую информацию и постоянно живет прошлым ».

На этой фотографии, сделанной с помощью флуоресцентного микроскопа, показано поперечное сечение гиппокампа взрослой мыши.Внизу справа видна зубчатая извилина (в виде наконечника стрелы). Тела клеток отмечены красным, а новообразованные нейроны - зеленым. Последние имеют половину количества синапсов, когда астроциты (невидимые на изображении) деактивированы. Это доказательство того, что астроциты влияют на нейрогенез. (© Департамент фундаментальных нейронаук, UNIL)

Двойная революция - концептуальная и функциональная

По словам нейробиолога, открытие существования стволовых клеток в гиппокампе представляет собой «двойную революцию». «Это означает, что мозг взрослого человека все еще может генерировать нейроны. Более того, с точки зрения функционирования мозга это также очень интригует ». Недавние исследования действительно показали, что человек генерирует около 1500 новых нейронов в день в зубчатой ​​извилине гиппокампа. Это небольшое количество по сравнению со 100 миллиардами нейронов в головном мозге. Но в течение жизни это представляет собой обновление около 80% нейрональной популяции зубчатой ​​извилины. Исследователь UNIL задается вопросом: «Как мы объясним, что структура, которая так важна для памяти, обновляется до такой степени?»

От стволовой клетки к нейрону

Стволовая клетка в любом случае должна пройти несколько стадий, прежде чем сформироваться новый нейрон, способный выполнять свои функции.Сначала он делится, и его потомство должно затем мигрировать в то место в мозгу, где они должны обосноваться. Эти дочерние клетки впоследствии дифференцируются и, подобно гусеницам, которые становятся бабочками, превращаются в «настоящие» нейроны. Теперь они должны выжить, поскольку «многие из них умирают», - отмечает нейробиолог. «Из 100 ячеек, которые образуются в любой момент, только двадцать из них живут месяц спустя».

Установление контактов

И даже на этом процесс не закончен.Нежный молодой нейрон должен созреть, чтобы обрести окончательную структуру. Для этого его клеточное тело, содержащее его ядро, должно обрести древовидные структуры - дендриты - и филаменты - аксоны. Он также должен образовывать синапсы, которые позволяют ему подключаться к другим партнерам и, таким образом, «подключаться к цепи». Все эти этапы независимы друг от друга, что однозначно усложняет задачу попыток повлиять на процесс. «С одной стороны, некоторые молекулы увеличивают пролиферацию стволовых клеток, но с другой стороны, они способствуют гибели нейронов.В целом они не помогают создавать новые нервные клетки.

Соединяйся или умри

Изучая мышей, команда UNIL пытается понять механизмы, регулирующие различные фазы нейрогенеза. В недавнем исследовании исследователи тщательно изучили заключительную стадию, в частности, когда новый нейрон интегрируется в существующую сеть, что имеет решающее значение по нескольким причинам. Если новоприбывший нейрон не подключается к остальной части цепи, он подобен неподключенному электрическому проводу и не служит никакой цели.Более того, в таком случае, как обнаружил Николас Тони, работая в Институте Солка в Калифорнии, его довольно просто устранить. Любопытно, что первые синапсы, образованные незрелыми нейронами, неспособны получать информацию от своих партнеров и, таким образом, передавать ее дальше. Их называют безмолвными синапсами.

Конкуренция между молодыми и старыми нейронами

Чтобы объяснить этот феномен, Николас Тони выдвинул гипотезу, подтвержденную другими командами, о том, что «новые нейроны отбираются на конкурентной основе, своего рода дарвинизм на клеточном уровне.«Используя электронный микроскоп, исследователь и его коллеги действительно заметили, что молодой нейрон не интегрируется где-либо и так или иначе в сети. «Дендрит нейрона образует синапсы с аксонами, уже находящиеся в процессе связи со старыми нейронами». Некоторое время молодые и старые нейроны сосуществуют, но когда синапс первого достаточно созрел, он устраняет свой более старый аналог. Поэтому между нейронами идет своего рода борьба, и в соответствии с теорией эволюции известного британского натуралиста, побеждает и выживает лучший из них.

Создание новых воспоминаний

Это явление проливает новый свет на то, как функционируют обучение и память. «Хранение информации и то, как она запоминается, происходит за счет усиления связей между нейронами и устранения определенного количества других», - отмечает нейробиолог. Развитие новых нейронов и, следовательно, новых синапсов укрепляет этот процесс. Естественно, это нарушает организацию существующего контура, но именно эта нестабильность в сети «дает возможность формировать новые связи в зубчатой ​​извилине и, таким образом, новые воспоминания.Кроме того, многочисленные исследования показывают, что подавление нейрогенеза у взрослых нарушает процессы памяти.

Астроциты, клетки, которые питают нейроны

Как заметил Николас Тони, молодой нейрон не выживает, если ему не удается создать новые синапсы. Исследователь спросил себя, существуют ли какие-либо механизмы, которые могли бы помочь установить эту жизненно важную область, и если да, то были ли они одинаковыми у взрослых и у эмбрионов. В ответ на этот вопрос исследователи UNIL в сотрудничестве со своими коллегами из Базельского и Страсбургского университетов изучили другой тип клеток мозга, астроциты, которые играют роль в функционировании нейронов и роль которых еще мало известна. .’

Клетки, управляющие своей территорией…

Нейробиологи из Лозанны использовали особенно хитрый генетический инструмент, поскольку он не убивал астроциты, но блокировал их действие. В результате эти нервные клетки больше не могли высвобождать различные молекулы, которые они обычно испускают в окружающее пространство. Таким образом, «они больше не могли общаться с внешним миром; они стали немыми ». Затем исследователи отметили, что нейрон, дендриты которого пересекают зону, где должны были быть обнаружены молчащие астроциты,« образовывал половину числа синапсов, чем когда он развивался на территории нормального астроцита.«Более того,« если мы сделаем астроциты немыми, мы увидим заметное увеличение смертей незрелых нейронов ».

… и влияние на конкуренцию

Это доказывает - и это первое, по мнению нейробиолога, - что количество синапсы, которые может создать новый нейрон, «зависят от среды, в которой он расположен», и, в частности, зависят от астроцитов. Последние могут влиять на конкуренцию между молодыми и старыми нейронами, «повышая за счет высвобождаемых ими молекул конкурентоспособность первых.Группа UNIL, кроме того, идентифицировала одну из этих молекул - D-серин - которая действует на нейроны и чье влияние на депрессию и память в настоящее время проверяется на людях.

Возможные терапевтические применения

Это исследование вселяет большие надежды. Это указывает на то, что можно предусмотреть стимуляцию образования новых нейронов в гиппокампе для терапевтических целей. Эта церебральная структура, отвечающая за обучение и память, также играет роль в возникновении тревоги и депрессии.Ускоряя обновление нейронов, можно ослабить симптомы этих расстройств или замедлить потерю памяти, связанную с болезнью Альцгеймера. Эксперимент, в котором принимала участие команда UNIL, уже был проведен на мышах, у которых было воспроизведено это дегенеративное заболевание, и оказался убедительным. Как отмечает Николя Тони, французские исследователи, «увеличив» производство новых нейронов в мозгу этих грызунов, заметили «улучшение их способности к обучению и пространственной памяти.В этом он видит «доказательство того, что концепция верна». Пропасть между мышами и людьми, конечно, велика, но ничто не мешает нам мечтать.

Нейробиология - Обновляет ли мозг взрослого человека свои нейроны? | Наука и технологии

Послушайте эту историю

Ваш браузер не поддерживает элемент

Больше аудио и подкастов на iOS или Android.

Две статьи с резко противоречивыми выводами, опубликованные с разницей в три недели, возобновили дискуссию о том, может ли мозг взрослого человека вырастить новые нейроны.Более века нейробиологи полагали, что мозг приобрел все нейроны, которые они когда-либо будут иметь вскоре после рождения. Но исследования последних двух десятилетий поставили это под сомнение, предоставив доказательства того, что новые нейроны действительно генерируются у взрослых особей нескольких видов, включая людей. Это не просто теоретический интерес. Понимание того, как генерируются нейроны, может привести к новым способам борьбы со снижением когнитивных функций при старении, нейродегенеративными заболеваниями и даже депрессией.

Оба противоречивых исследования включали изучение посмертных образцов мозга с использованием метода, называемого иммуноокрашиванием. Первое, что было напечатано Артуро Альверез-Буйллой и Шоном Сорреллсом из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, было опубликовано 15 марта в журнале Nature . Он утверждает, что нейрогенез у взрослых случается редко, если вообще случается. Другой, сделанный Маурой Болдрини и Рене Хен из Колумбийского университета, был опубликован 5 апреля в журнале Cell Stem Cell . В нем утверждается, что нейрогенез сохраняется в течение взрослого периода практически без изменений.

В иммуноокрашивании используются антитела, которые связываются с определенными белками и флуоресцируют определенными цветами.Используя его, обе команды сосредоточили свое внимание на DCX и PSA-NCAM, двух белках, которые обнаруживаются в большем количестве во вновь сгенерированных нервных клетках, чем в более старых. В частности, они посмотрели на гиппокамп, две части мозга (см. Рисунок), участвующие в формировании памяти - процессе, которому может легко помочь генерация новых нейронов.

Используя DCX и PSA-NCAM в качестве индикаторов молодых нервных клеток, доктор Альврез-Буйлла и доктор Сорреллс описывают картину обильного нейрогенеза в пренатальном и младенческом мозге, который затем резко снижается в первый год жизни. Самый старый гиппокамп, в котором они видели новые нейроны, принадлежал 13-летнему ребенку. Это подтверждает историческое убеждение, что мозг взрослого человека не генерирует новые нейроны. Д-р Болдрини и д-р Хен, напротив, обнаружили признаки молодых нейронов у людей в возрасте до 79 лет.

В настоящее время обсуждается, как такие противоречивые выводы были сделаны из аналогичных подходов. Одно отличие заключалось в том, что д-р Альверес-Буйлла и д-р Сорреллс использовали образцы, собранные через 48 часов после смерти, тогда как верхний предел, используемый д-ром Болдрини и д-ром Хеном, составлял 26 часов.Это может быть важно. Исследования на крысах показывают, что DCX может разрушаться в течение нескольких часов после смерти.

Более того, хотя обе группы использовали иммуноокрашивание, их процедуры различались в других отношениях. В частности, д-р Болдрини и д-р Хен изучали только подростков и взрослых, поэтому они не могли уловить изменения, которые д-р Альверес-Буйлла и д-р Сорреллз заметили в первые годы, которые стали важным ориентиром для эффективности иммуноокрашивания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *