Нервная система способна к регенерации

Ученые из Швеции наконец-то поставили точку в одном из традиционных нейрофизиологических споров — они убедительно доказали, что нервные клетки взрослого человека могут восстанавливаться. Впрочем, это совсем не говорит о том, что нейроны не следует беречь, поскольку, согласно полученным ими данным, регенерируют далеко не все нервные клетки.

Фото:

Многие люди до сих пор считают утверждение о том, что "нервные клетки не восстанавливаются" весьма и весьма справедливым. Хотя на самом деле оно является презумпцией в чистом виде, то есть верно до тех пор, пока не доказано обратное. Дело в том, что ученые пришли у этому выводу следующим образом: изучив сам сформировавшийся нейрон, они поняли, что он не способен к делению (как и некоторые другие клетки нашего организма, например те, что составляют сердечную мышцу).

Однако это еще ничего не значит — ведь новые нейроны могут появляться из клеток-предшественников (как это происходит у эмбриона при развитии нервной системы). Тем не менее во взрослом организме млекопитающего эти предшественники обнаружены не были — хотя искали их очень тщательно. Именно это и побудило ученых принять утверждение о том, что нервные клетки не восстанавливаются — но, еще раз повторюсь, как презумпцию. Которую можно опровергнуть, доказав либо способность нейронов к размножению, либо — найдя предшественники нервных клеток во взрослом организме.

Следует заметить, что поиском таких доказательств ученые занимаются уже достаточно давно — еще в 1956 году отечественный нейробиолог И. Рампан, работавший в Институте мозга, заметил одну удивительную вещь — после сильного повреждения мозга у крыс, собак и некоторых других видов млекопитающих сохранившиеся нервные клетки светлеют, внутри них формируются два ядра, далее разделяется пополам цитоплазма, и в результате этого разделения получается два нейрона. То есть нейроны в некоторых случаях могут делиться. Правда, на подобное были способны лишь молодые нервные клетки — у старых животных деление не происходило.

Читайте также: В старости в мозгах поселяется хаос

К сожалению, из-за "железного занавеса", который тогда отгораживал от всего мира не только жителей СССР, но и отечественную науку, работа Рампана не попала в ведущие мировые журналы и осталась незамеченной для большинства ученых. Однако всего через шесть лет нейрофизиолог Жозеф Олтман из Университета Пердью (США) проделал похожие исследования — он с помощью электрического тока разрушил одну из структур таламуса крысы и ввел туда радиоактивное вещество, проникающее во вновь возникающие клетки. Через несколько месяцев ученый обнаружил новые радиоактивные нейроны не только там, где он произвел разрушения, но и в другом отделе — коре головного мозга. В течение последующих семи лет Олтман опубликовал еще несколько работ, доказывающих существование нейрогенеза в мозге взрослых млекопитающих. Однако тогда на них так же не обратили внимания — слишком уж фантастической казалась подобная идея.

К теме нейрогенеза в мозгу у взрослых позвоночных вернулись только через 20 лет. На этот раз объектом исследования были птицы. Профессор Фернандо Ноттебуму из Рокфеллеровского университета (США) убедительно доказал, что у взрослых самцов канареек процесс образования новых нейронов постоянно происходит в вокальном центре мозга, хотя их количество подвержено сезонным колебаниям (наиболее активно нейрогенез протекает весной). Примерно тогда же, в середине 80-х годов прошлого века отечественный физиолог А. Поленов открыл нейрогенез в мозгу тритонов и лягушек.

В начале 1990-х годов ученым удалось доказать, что этот процесс идет и у млекопитающих. Группа ученых, которыми руководил профессор Гейдж из Университета Салка (США), построили миниатюрный город, куда запустили обычных мышей, которые играли там, занимались своеобразной "физкультурой", а также отыскивали выходы из лабиринтов. В итоге оказалось, что у таких "городских" мышей новые нейроны возникали в гораздо большем количестве, чем у их пассивных сородичей, погрязших в рутинной жизни в виварии.

Ученые, заинтересовавшись, решили выяснить, каким образом это происходит. Через некоторое время они нашли в мозгу взрослых грызунов клетки, которые, по их предположению, могли являться стволовыми. После этого был проведен следующий эксперимент — мозговую ткань, содержащую "кандидатов" в стволовые клетки, пересадили вразрушенную сетчатку глаза крысы. И что вы думаете, они действительно превратились в нейроны, а ослепленная крыса вновь стала видеть!

Получается, что Рампан был не прав, и на самом деле новые нейроны возникают не в результате деления старых, а из своих предшественников? В реальности все обстоит намного сложнее, в 2003 году группа профессора Гейджа опубликовала работу, в которой показала, что новые нейроны могут образовываться и из стволовых клеток крови! Оказалось, что они могут проникать в мозг при травмах, а дальше происходит следующее: эти клетки сливаются с нейронами, образуя двуядерные конгломераты. Затем "старое" ядро нейрона разрушается, а его замещает "новое" ядро стволовой клетки крови. Видимо, именно этот процесс и наблюдал Рампан, однако он не смог его правильно интерпретировать.

Итак, многочисленные эксперименты основательно пошатнули презумпцию о том, что нервные клетки не восстанавливаются. Однако у скептиков осталось последнее прибежище — хорошо, говорили они, у животных этот процесс возможен, однако у человека подобное никогда не происходит. Впрочем, в 1998 году эксперименты американских ученых показали, что нейрогенез продолжается даже у взрослого человека, а происходит он в гиппокампе — отделе переднего мозга, который лежит под большими полушариями и принимает участие в формирования эмоций, консолидации памяти (то есть переходе кратковременной памяти в долговременную), а так же в "создании" сновидений.

Эта работа произвела сенсацию, однако из-за того, что подобные эксперименты признали опасными для здоровья человека, долгое время никто не решался их повторить. То есть полученные ранее результаты так и не перепроверились в других, независимых исследованиях, поэтому данная работа была поставлена под сомнение. И только недавно группа ученых из Каролинского института (Швеция), которой руководила доктор Кирсти Сполдинг, выяснили, что новые клетки в гиппокампе взрослого человека все-таки образуются. При этом исследователи использовали весьма нестандартную методику — вычисление соотношения изотопов углерода С¹⁴ и С¹².

Как мы знаем, радиоактивный углерод С¹⁴ весьма нестабилен и быстро разрушается. Поэтому, по соотношению С¹⁴ и С ¹² в молекулах клетки можно понять, сколько минуло времени со дня смерти объекта — то есть с момента, когда клетки перестали поглощать радиоактивный углерод. Однако откуда он взялся в мозге человека? Дело в том, что в 50-60-е годы прошлого века все развитые страны мира интенсивно испытывали разнообразные атомные заряды, а во время таких испытаний в окружающую среду в изобилии поступал радиоактивный изотоп углерода С¹⁴. Потом, после 1963 года (когда был принят Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой) эти испытания сошли на нет и радиоактивного углерода в природе стало на порядки меньше.

Читайте также: Таксисты наращивают извилины

Но вернемся к работе шведских ученых — они взяли образцы мозговой ткани из гиппокампа у 55 людей после их смерти, а потом ДНК из клеток данных тканей была отправлена на изотопный анализ. Его результаты оценивали с помощью математической модели, созданной как раз для того, чтобы описывать динамику соотношения С¹⁴ и С¹² в зависимости от возраста клетки.

В результате исследователи выяснили, что образование новых нейронов в гиппокампе происходит, причем достаточно интенсивно — каждый день в участке этого отдела мозга, который называется зубчатая извилина, появляется 1 440 новых клеток! Эти данные ученым сообщило сравнение результатов теоретического и экспериментального расчетов — углерода С14 в нейронах умерших оказалось значительно меньше, чем должно было быть И хотя нейрогенез способствует замещению далеко не всех погибших клеток гиппокампа, однако все-таки частично нейроны в этой области действительно могут восстанавливаться.

Как видите, утверждение о невозможности восстановления нервных клеток у взрослого человека все-таки оказалось ложным. И хотя скептики считают, что подобное следует рассматривать как некий атавизм, сохранившийся исключительно в гиппокампе (это весьма древний отдел мозга), однако факт остается фактом — нервная система тоже способна к регенерации…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"