Obnovují se nervové buňky
Populární výraz „Nervové buňky nejsou obnoveny“ je vnímán od dětství jako neměnná pravda. Tato axiom však není nic jiného než mýtus a nová vědecká data to vyvracejí..
Příroda leží v rozvíjejícím se mozku s velmi vysokým stupněm bezpečnosti: během embryogeneze vzniká velký přebytek neuronů. Téměř 70% z nich zemře před narozením dítěte. Lidský mozek stále ztrácí neurony a po narození po celý život. Taková buněčná smrt je geneticky naprogramována. Samozřejmě, že nejen neurony zemřou, ale i další buňky v těle. Pouze všechny ostatní tkáně mají vysokou regenerační schopnost, tj. Jejich buňky se dělí a nahrazují mrtvé. Proces regenerace je nejaktivnější v epiteliálních buňkách a orgánech tvořících krev (červená kostní dřeň). Existují však buňky, ve kterých jsou blokovány geny zodpovědné za reprodukci dělením. Kromě neuronů tyto buňky zahrnují buňky srdečního svalu. Jak se lidem daří zachovat intelekt do velmi pokročilých let, pokud nervové buňky zemřou a nejsou aktualizovány?
Jedno možné vysvětlení: v nervovém systému, ne všechny práce ve stejnou dobu, ale pouze 10% neuronů. Tato skutečnost je často citována v populární i vědecké literatuře. Opakovaně jsem musela projednávat toto prohlášení se svými domácími i zahraničními kolegy. A nikdo z nich nepochopil, odkud tato postava přišla. Každá buňka žije a „pracuje“. V každém neuronu probíhají metabolické procesy po celou dobu, proteiny jsou syntetizovány, generovány a přenášeny nervové impulsy. Ponecháme-li tedy hypotézu "klidových" neuronů, obraťme se na jednu z vlastností nervového systému, a to na jeho výjimečnou plasticitu..
Význam plasticity spočívá v tom, že funkce mrtvých nervových buněk jsou převzaty svými pozůstalými kolegy, kteří zvětšují velikost a vytvářejí nová spojení, což kompenzuje ztracené funkce. Vysoká, ale neomezená účinnost takové kompenzace může být ilustrována příkladem Parkinsonovy nemoci, při které dochází k postupné smrti neuronů. Ukazuje se, že dokud asi 90% neuronů nezemře v mozku, klinické příznaky nemoci (třes končetin, omezení pohyblivosti, nestabilní chůze, demence) se neobjeví, to znamená, že člověk vypadá prakticky zdravě. Takže jedna živá nervová buňka může nahradit devět mrtvých.
Ale plasticita nervového systému není jediným mechanismem, který umožňuje zachovat intelekt do extrémního stáří. Příroda má také rezervní možnost - vznik nových nervových buněk v mozku dospělých savců nebo neurogeneze.
První zpráva o neurogenezi se objevila v roce 1962 v prestižním vědeckém časopise "Science". Článek byl nazván „Jsou v mozku dospělých savců tvořeny nové neurony?“. Jeho autor, profesor Joseph Oltman z Purdue University (USA), používající elektrický proud, zničil jednu ze struktur mozku potkana (laterální genikulární tělo) a vstříkl tam radioaktivní látku, která proniká do nově vznikajících buněk. O několik měsíců později objevil vědec nové radioaktivní neurony v thalamu (předním mozku) a mozkové kůře. Během následujících sedmi let publikoval Altman několik dalších dokumentů dokazujících existenci neurogeneze v mozcích dospělých savců. Nicméně, v šedesátých letech, jeho práce způsobila pouze skepticismus mezi neurovědci, jejich vývoj nesledoval..
O dvacet let později byla neurogeneze opět „objevena“, ale již v mozku ptáků. Mnoho výzkumníků zpěvných ptáků věnovalo pozornost skutečnosti, že během každého období páření zpívá mužský kanár Serinus canaria píseň s novými „koleny“. Navíc nepřijímá od svých spolubratrů nové chvění, protože písničky byly aktualizovány izolovaně. Vědci začali podrobně zkoumat hlavní vokální centrum ptáků, které se nachází ve zvláštní části mozku, a zjistili, že na konci období páření (v kanárkách spadá v srpnu a lednu) zemřela významná část neuronů vokálního centra, pravděpodobně v důsledku nadměrného funkčního zatížení. . V polovině osmdesátých let dokázal profesor Fernando Nottebum z Rockefellerovy univerzity (USA) prokázat, že u dospělých mužských kanárků se proces neurogeneze vyskytuje neustále ve vokálním centru, ale počet vytvořených neuronů podléhá sezónním výkyvům. Vrchol neurogeneze v kanárkách je v říjnu a březnu, tedy dva měsíce po období páření. Proto je pravidelně aktualizována „knihovna“ mužských kanárských písní..
V pozdních osmdesátých létech, neurogenesis byl také objeven u dospělých obojživelníků v laboratoři Leningrad vědce profesor A.L. Polenova.
Odkud vznikají nové neurony, pokud se nervové buňky nerozdělují? Zdrojem neuronů u ptáků i obojživelníků byly neuronální kmenové buňky komorové stěny. Během vývoje embrya jsou z těchto buněk tvořeny buňky nervového systému: neurony a gliové buňky. Ale ne všechny kmenové buňky se promění v buňky nervového systému - některé jsou „skryté“ a čekají na křídlech.
Jak bylo ukázáno, nové neurony se vynořují z kmenových buněk dospělého organismu a v nižších obratlovcích. Nicméně, to trvalo téměř patnáct let dokázat, že podobný proces se vyskytuje v nervovém systému savců..
Vývoj neurověd na počátku 90. let vedl k objevu „novorozených“ neuronů v mozku dospělých krys a myší. Byly nalezeny převážně v evolučních starověkých částech mozku: čichových cibulkách a kůře hipokampu, které jsou zodpovědné především za emocionální chování, reakci na stres a regulaci sexuálních funkcí savců..
Stejně jako u ptáků a nižších obratlovců jsou u savců neuronální kmenové buňky umístěny v blízkosti laterálních komor mozku. Jejich znovuzrození do neuronů je velmi intenzivní. U dospělých potkanů se z kmenových buněk za měsíc vytvoří přibližně 250 000 neuronů, které nahrazují 3% všech hipokampálních neuronů. Životnost takových neuronů je velmi vysoká - až 112 dní. Kmenové neuronální buňky překonávají dlouhou cestu (asi 2 cm). Jsou také schopni migrovat do čichové baňky, kde se mění na neurony.
Cibulové cibule savců jsou zodpovědné za vnímání a primární zpracování různých pachů, včetně rozpoznání feromonů - látek, které jsou ve svém chemickém složení podobné pohlavním hormonům. Sexuální chování hlodavců je primárně regulováno produkcí feromonů. Hippocampus se nachází pod hemisférami mozku. Funkce této komplexně organizované struktury jsou spojeny s tvorbou krátkodobé paměti, realizací určitých emocí a účastí na formování sexuálního chování. Přítomnost trvalé neurogeneze u potkanů v čichové baňce a hipokampu je vysvětlena skutečností, že tyto struktury nesou hlavní funkční zátěž u hlodavců. Proto nervové buňky v nich často umírají, což znamená, že je třeba je aktualizovat..
Abychom pochopili, jaké podmínky ovlivňují neurogenezi v hipokampu a čichové baňce, profesor Gage z University of Salk (USA) postavil miniaturní město. Myši tam hrály, zabývaly se fyzickou kulturou, hledaly východy z labyrintů. Ukázalo se, že u „městských“ myší se nové neurony objevily v mnohem větších počtech než u pasivních příbuzných..
Kmenové buňky mohou být extrahovány z mozku a transplantovány do jiné části nervového systému, kde se promění v neurony. Profesor Gage a jeho kolegové provedli několik podobných experimentů, z nichž nejpůsobivější bylo následující. Část mozkové tkáně obsahující kmenové buňky byla transplantována do retiny potkanů. (Fotosenzitivní vnitřní stěna oka má „nervový“ původ: sestává z modifikovaných neuronů - prutů a kuželů. Když je fotosenzitivní vrstva zničena, zaslepí se slepota.) Transplantované mozkové kmenové buňky se proměnily v neurony sítnice, jejich přívěsky dosáhly optického nervu a krysa přehlédla! Navíc během transplantace mozkových kmenových buněk do neporušeného oka nedošlo u nich k žádným transformacím. Je pravděpodobné, že pokud je sítnice poškozena, produkují se některé látky (například tzv. Růstové faktory), které stimulují neurogenezi. Přesný mechanismus tohoto jevu však stále není jasný..
Vědci byli konfrontováni s úkolem ukázat, že k neurogenezi dochází nejen u hlodavců, ale také u lidí. Za tímto účelem výzkumníci vedení profesorem Gage nedávno provedli senzační práci. V jednom z amerických onkologických klinik brala skupina pacientů s nevyléčitelnými zhoubnými nádory chemoterapeutický přípravek bromodioxyuridin. Tato látka má důležitou vlastnost - schopnost hromadit se v dělených buňkách různých orgánů a tkání. Bromodioxyuridin je začleněn do DNA mateřské buňky a uložen v dceřiných buňkách po rozdělení mateřské buňky. Patologické vyšetření ukázalo, že neurony obsahující bromodioxyuridin se nacházejí téměř ve všech částech mozku, včetně mozkové kůry. To znamená, že tyto neurony byly novými buňkami, které se objevily během dělení kmenových buněk. Zjištění bezpodmínečně potvrdilo, že proces neurogeneze probíhá u dospělých. Pokud však hlodavci mají neurogenezi pouze v hipokampu, pak u lidí je pravděpodobné, že může zachytit větší oblasti mozku, včetně kůry velkých hemisfér. Nedávné studie ukázaly, že nové neurony v dospělém mozku mohou vznikat nejen z nervových kmenových buněk, ale také z kmenových buněk krve. Objev tohoto fenoménu způsobil euforii ve vědeckém světě. Nicméně publikace v časopise Nature v říjnu 2003 z velké části ochlazovala nadšené mysli. Ukázalo se, že krevní kmenové buňky pronikají do mozku, ale nezmění se na neurony, ale spojí se s nimi a vytvoří binukleární buňky. Pak je „staré“ jádro neuronu zničeno a je nahrazeno „novým“ jádrem krevní kmenové buňky. V organismu krysy se kmenové buňky krve většinou spojují s obrovskými buňkami mozečkových buněk - Purkyňových buněk, ale to se děje poměrně vzácně: v celém mozečku lze nalézt jen několik fúzovaných buněk. Intenzivnější fúze neuronů se vyskytuje v játrech a srdečním svalu. Ačkoli je to naprosto nepochopitelné, jaký je to fyziologický význam? Jedna hypotéza je, že krevní kmenové buňky nesou s sebou nový genetický materiál, který, jak se dostane do "staré" buňky mozečku, prodlužuje jeho životnost.
Takže nové neurony mohou vzniknout z kmenových buněk i v mozku dospělého. Tento jev je již široce používán k léčbě různých neurodegenerativních onemocnění (onemocnění zahrnujících smrt neuronů v mozku). Přípravky kmenových buněk pro transplantaci se získají dvěma způsoby. První je použití nervových kmenových buněk, které jsou v embryu i dospělé osobě umístěny v okolí mozkových komor. Druhým přístupem je použití embryonálních kmenových buněk. Tyto buňky jsou umístěny ve vnitřní buněčné hmotě v rané fázi tvorby embrya. Jsou schopni transformovat se do téměř jakékoliv buňky v těle. Největší obtíž při práci s embryonálními buňkami je nutit je transformovat do neuronů. Umožňují to nové technologie.
V některých zdravotnických zařízeních v USA již byly vytvořeny „knihovny“ neuronálních kmenových buněk odvozených z zárodečné tkáně a jsou transplantovány pacientům. První pokusy o transplantaci přinášejí pozitivní výsledky, i když dnes lékaři nemohou vyřešit hlavní problém těchto transplantací: neomezená reprodukce kmenových buněk ve 30-40% případů vede k tvorbě zhoubných nádorů. Dosud nebyl nalezen žádný přístup, který by zabránil takovému vedlejšímu účinku. Ale i přes to bude transplantace kmenových buněk nepochybně jedním z hlavních přístupů v léčbě neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova choroba a Parkinsonova choroba, které se staly pohromou rozvinutých zemí..
