Можно расслабиться. Нервные клетки восстанавливаются!

В современном мире, полном стрессов, эмоционального и умственного напряжения, а также тяжёлого труда, головной мозг человека испытывает невероятные нагрузки, которые порой выливаются в различные заболевания. Выражение «нервные клетки не восстанавливаются» знакомо каждому с раннего детства, однако, истина ли это? Вопрос: Восстанавливаются ли нервные клетки? - весьма спорный и на него можно уверенно ответить как «да», так и «нет».

Учёные лишь сравнительно недавно выяснили, почему нервные клетки не восстанавливаются. Это происходит из-за гена деления, который в нейронах и клетках сердечной мышцы находится в неактивном состоянии. Любые другие ткани человеческого организма способны при помощи деления замещать погибших или ослабленных собратьев, особенно это касается кроветворных клеток и клеток эпителия, а головной мозг человека – нет.

Это вполне логично обоснованно, ведь кожа, кровь, мышечная ткань, ткани кишечника, печени и многие другие – расходные материалы организма, которые тратятся при ушибах, ранах, во время выполнения своих функций и под действием окружающей среды. Их способность восстанавливаться крайне необходима для сохранения жизнедеятельности организма.

Головной мозг и сердце человека, напротив, самые защищённые органы, на которых практически не действуют внешние факторы окружающей среды, и если бы они могли восстанавливаться путём деления клеток, то разрастались до невероятных размеров и форм, что не может привести ни к чему хорошему. К тому же при серьёзном повреждении одного из наиважнейших органов, остальной организм погибнет в ближайшие минуты, и, пока сердце или мозг заживут, функционировать им будет уже не для кого.

Организмом при рождении закладывается требуемое количество нейронов, которое увеличивается до нужного во время роста ребёнка.

Именно поэтому необходимо стараться максимально развивать детей как умственно, так и физически, главное, делать это грамотно, чтобы предполагаемая польза не превратилась во вполне реальный вред. Из этой особенности также родилась теория, что человек использует лишь 10% своего головного мозга, а остальные находятся в неактивном состоянии. Однако, не первая, ни вторая пока не нашли достаточного научного доказательства.

Почему нервные клетки гибнут

Несмотря на то что надёжно защищена, нервные клетки всё же гибнут. Это происходит по многим причинам, в которых виноват сам человек.

Самая большая гибель нервных клеток происходит естественным путём у человеческого зародыша, так как при эмбриогенезе их образуется огромный переизбыток, который до рождения гибнет примерно на 70% от общего количества. Остаётся только необходимое для существования число.

Во вторую очередь чаще всего гибнут клетки периферической нервной системы, что происходит из-за различных травм кожи и других тканей, различных воспалений.

Многие инфекционные, генетические и заболевания, вызванные необратимыми последствиями отрицательных воздействий, уничтожают именно нервную систему человека. К таким заболеваниям относят энцефалит, менингит, черепно-мозговые травмы, сильное термическое воздействие окружающей среды как теплом, так и холодом, естественные скачки температуры организма во время болезней, нейродегеративные необратимые расстройства – болезнь Альцгеймера, Паркинсона, Гентингтона и множество других.

Однако, процент естественных причин гибели мозга довольно мал, по сравнению с самоубийственным влиянием самого человека. Сейчас люди окружили себя таким огромным количеством токсических веществ, что невольно диву даёшься, как человечество, вообще, не вымерло.

Головной мозг и с превеликой радостью уничтожают алкоголь, курение, наркотики, лекарственные препараты, консерванты и пищевые химические вещества, пестициды и бытовая химия, гипоксия, вызванная повышенным содержанием углекислого газа в атмосфере, стрессовые воздействия и др.

Если с убийственным влиянием травм и химии всё понятно, то стрессовое влияние многие люди не признают всерьёз. Особенно это касается малообеспеченных слоёв населения, которые считают рассуждения об опасности стресса уделом капризного, привыкшего к комфорту богатого социального класса.

При опасности надпочечниками выделяется кортизол и адреналин, призванные усилить скорость работы головного мозга и реакций периферической нервной системы для решения проблемы и спасения всего организма. При кратковременном стрессе гормоны успевают сделать свою работу и выводятся из крови. Постоянное же стрессовое напряжение порождает избыток гормонов в крови, что вызывает перенапряжение и «сгорание» нейронов. К тому же беспрерывные электрические сигналы, при помощи которых нервные клетки передают информацию, могут накапливаться и полностью сбоить всю тонкую структуру. Даже небольшой, но постоянный стресс может привести к серьёзным последствиям, так как его гормоны даже в минимальном количестве не позволяют клеткам головного мозга возвращаться в состояние покоя, что очень быстро их изнашивает. Гормоны стресса выводятся очень медленно, и порою для полного очищения организма не хватает даже дней, а тем более не нескольких часов ночного сна.

Правда ли, что нервные клетки не восстанавливаются

Вопрос, правда ли, что нервные клетки не восстанавливаются, всё равно остаётся довольно спорным. Если бы нервная система только отмирала без возможности восстановить свои клетки, то человечество вряд ли выжило, погибая ещё в детском и подростковом возрасте.

Эксперименты, приводимые на червях и насекомых, показали, что у них нервные клетки способны делиться, правда, не способны выполнять умственные нагрузки.

У млекопитающих клетки мозга не делятся, но вполне регенерируют новыми, что было замечено при помощи опыта над крысами, чей головной мозг был частично разрушен электрическим током. Новообразовавшиеся клетки были выявлены при помощи специального радиоактивного вещества, которое впитывается только новообразованными нейронами.

С певчими птицами ещё более интересна история. Учёными было замечено, что каждый брачный сезон у одной и той же певчей птицы, находящейся в изоляции от других птиц и издаваемых ими звуков, появляются новые трели и пение становится намного красивее. При детальном изучении, оказалось, что от повышенной эмоциональной нагрузки во время брачного периода у птиц погибает очень много клеток головного мозга, которые прекрасно замещаются новыми, периодически обновляя весь головной мозг.

У людей тоже нервные клетки восстанавливаются определёнными способами. У пациента, пережившего операцию, теряется чувствительность области разреза, которая восстанавливается через большой промежуток времени. Это объясняется нарушением нейронных связей между нервными клетками, которые осуществляются при помощи аксонов – специальных отростков невероятной длины для передачи импульса. Аксон одной клетки способен достигать 120 см в длину, что поистине впечатляет, ведь средний рост человека 1,5 – 2 метра. Если представить, сколько в организме нервных клеток и их отростки, то получится удивительная картина сложнейшей запутанной нервной системы, оплетающей весь организм и каждую его клеточку. При нарушении связей, нейроны очень медленно, но довольно легко образуют другие, отращивая новые отростки. По такому принципу иногда восстанавливается чувствительность конечностей или некоторые функции организма, утраченные в результате тяжёлой физической травмы.

При некотором поражении головного мозга бывает, что человек теряет память. Её восстанавливают путём возобновления утерянных нейронных связей. Если утеряны не связи, а сами нервные клетки, то новообразованные соединения нервных окончаний способны помочь восстановить общую картину из ещё имеющихся отрезков информации.

Но каждой способности есть свой предел. Нейроны не могут бесконечно отращивать новые связи и без возможности восстановить их количество, человек слишком быстро бы умирал, терял рассудок и чувствительность.

Процесс нейрогенеза у человека осуществляется только двумя способами:

• Первый способ – новые нейроны в очень маленьком количестве вырабатываются в головном мозге. Это количество настолько мало, что не способно даже заменить клетки, умирающие естественным путём.
• Второй способ – естественная регенерация из стволовых клеток организма. Стволовые клетки – особые клетки без квалификации, способные только один раз перестраивается в любые клетки хозяина. Они в довольно большом количестве находятся в костном мозге и, закладываясь ещё на уровне эмбриона, сами не способны делиться. Не многие знают, что ткани организма не способны к бесконечному делению: каждая клетка может делиться только определённое количество раз.

Стволовые клетки начинают использоваться при больших повреждениях тканей или при небольшом остатке способных к делению специализированных клеток, значительно продляя жизнь человека.

Современная наука работает над способами пересадки стволовых клеток, полученных из нерождённых младенцев на ранних сроках беременности. Стволовые клетки не имеют никаких определяющих принадлежность к определённому человеку признаков, поэтому не отторгаются реципиентом и продолжают исправно выполнять свои функции как родные. Сравнительно недавно был настоящий бум по пересадке стволовых клеток для оздоровления и омоложения организма, однако, несмотря на сногсшибательный эффект, мода очень быстро прошла из-за невероятного процента заболеваемости раком у людей, получивших дозу живительной вакцины. Наука пока не может выяснить перерождаются ли пересаженные стволовые клетки в раковые или рак провоцирует их избыточное количество, а, может, влияют какие-то иные факторы. Это также зависит об отсутствии достаточной информации о самой болезни.

Третий способ наукой пока не зарегистрирован и находится на фазе эксперимента. Его суть заключается в пересадке РНК животных со способными к делению нейронами человеку, чтобы передать ему эту способность. Но пока эксперимент находится на стадии теоретического рассмотрения и возможные побочные эффекты не выявлены.

Так что есть истина

Учитывая все факторы, касающиеся гибели нейронов нервной системы человека и способы восстановления их количества, на вопрос восстанавливаются ли нервные клетки человека, учёные отвечают скорее нет, чем да.

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.

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.

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 в разрушенную 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 С 14 и С 12 .

Как мы знаем, радиоактивный углерод С 14 весьма нестабилен и быстро разрушается. Поэтому, по соотношению С 14 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 С 14 . 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.

Мозг новорожденного младенца содержит 100 миллиардов нервных клеток - нейронов. Считается, что их количество остается неизменным в течение всей жизни. По мере взросления человека и развития его интеллекта увеличивается не число нейронов, а число и сложность соединений между ними. Гибель нервных клеток в результате болезни или травмы невосполнима - человек теряет способность думать, чувствовать, говорить, двигаться - в зависимости от того, какие части мозга повреждены. Поэтому и бытует выражение: "нервные клетки не восстанавливаются".

На вопрос: можно ли восстановить поврежденную нервную ткань? - наука долгое время отвечала отрицательно. Однако исследования академика Российской академии естественных наук, члена Международных институтов эмбриологии и биологии развития Льва Владимировича Полежаева свидетельствуют о другом: в некоторых условиях нервные клетки могут быть восстановлены.

Академик Л. ПОЛЕЖАЕВ.

Загадки нейронов

Медикам давно известно, что при повреждении разных отделов мозга у человека нервные клетки (нейроны) теряют способность проводить электрические импульсы. Кроме того, при травмах мозга нейроны сильно изменяются: их многочисленные ветвистые отростки, принимающие и передающие нервные импульсы, исчезают, клетки сморщиваются и уменьшаются в размере. После такого превращения нейроны уже не способны выполнять свою главную работу в организме. А не работают нервные клетки - нет и мышления, эмоций, сложных проявлений психической жизни человека. Поэтому травмирование нервной ткани, особенно в головном мозге, и приводит к непоправимым последствиям. Это касается не только человека, но и млекопитающих.

А как обстоит дело с другими животными - у всех ли нервная ткань не восстанавливается после повреждения? Оказывается, у рыб, тритонов, аксолотлей, саламандр, лягушек и ящериц нервные клетки мозга способны к восстановлению.

Почему же у одних животных нервная ткань обладает способностью к регенерации, а у других нет? И так ли это на самом деле? Этот вопрос долгие годы занимал умы ученых.

Что такое, вообще, восстановление нервной ткани? Это либо появление новых нервных клеток, которые возьмут на себя функции погибших нейронов, либо возвращение изменившихся в результате травмы нервных клеток в исходное рабочее состояние.

Источником восстановления нервной ткани могут стать еще не развитые клетки глубоких слоев мозга. Они превращаются в так называемые нейробласты - предшественники нервных клеток, а затем уже - в нейроны. Это явление обнаружил в 1967 году немецкий исследователь В. Кирше - сначала у лягушек и аксолотлей, а потом еще и у крыс.

Был замечен и другой путь: после повреждения мозга сохранившиеся нервные клетки светлеют, внутри них формируются два ядра, далее разделяется пополам цитоплазма, и в результате этого разделения получается два нейрона. Так появляются новые нервные клетки. Российский биолог И. Рампан, работавший в Институте мозга, в 1956 году первым открыл именно такой способ восстановления нервной ткани у крыс, собак, волков и других видов животных.

В 1981-1985 годах американский исследователь Ф. Ноттебом обнаружил, что сходные процессы протекают у поющих самцов канареек. У них сильно увеличиваются области мозга, отвечающие за пение - как оказалось, за счет того, что в этих областях появляются новые нейроны.

В 70-е годы в Киевском и Саратовском университетах, в Московском медицинском институте исследователи изучали крыс и собак с повреждениями различных участков мозга. Под микроскопом удалось проследить, как по краям раны нервные клетки размножаются и появляются новые нейроны. Однако нервная ткань в области травмы полностью не восстанавливалась. Напрашивался вопрос: нельзя ли как-то стимулировать процесс деления клеток и тем самым вызвать появление новых нейронов?

Трансплантация нервной ткани
Ученые пытались решить проблему восстановления нервной ткани таким путем - пересадить нервную ткань, взятую от взрослых млекопитающих, в головной мозг других животных того же вида. Но эти попытки не привели к успеху - пересаженная ткань рассасывалась. В 1962-1963 годах автор статьи и его сотрудница Э. Н. Карнаухова пошли другим путем - они осуществили пересадку кусочка мозга от одной крысы к другой, используя для трансплантации растертую, бесклеточную нервную ткань. Опыт оказался удачным - ткань мозга у животных восстановилась.

В 70-е годы во многих странах мира стали проводить пересадки в головной мозг нервной ткани не взрослых животных, а зародышей. При этом эмбриональная нервная ткань не отторгалась, а приживлялась, развивалась и соединялась с нервными клетками мозга хозяина, то есть чувствовала себя как дома. Этот парадоксаль ный факт исследователи объяснили тем, что эмбриональная ткань более устойчива, чем взрослая.

Кроме того, у этого метода были и другие преимущества - кусочек эмбриональной ткани не отторгался при трансплантации. Почему? Все дело в том, что ткань мозга отделена от остальной внутренней среды организма так называемым гематоэнцефалическим барьером. Этот барьер не пропускает в мозг крупные молекулы и клетки из других частей тела. Гематоэнцефалический барьер состоит из плотно сомкнутых клеток внутренней части тонких кровеносных сосудов мозга. Нарушенный во время пересадки нервной ткани гематоэнцефалический барьер через некоторое время восстанавливается. Все, что расположено внутри барьера - в том числе и пересаженный кусочек эмбриональной нервной ткани, - организм считает "своим". Этот кусочек оказывается как бы в привилегированном положении. Поэтому иммунные клетки, обычно способствующие отторжению всего чужеродного, на этот кусочек не реагируют, и он успешно приживается в мозге. Пересаженные нейроны своими отростками соединяются с отростками нейронов хозяина и буквально врастают в тонкую и сложную структуру коры головного мозга.

Важную роль играет и такой факт: при трансплантации из разрушенной нервной ткани и хозяина, и трансплантата выделяются продукты распада нервной ткани. Они каким-то образом омолаживают нервную ткань хозяина. В результате мозг практически полностью восстанавливается.

Этот метод пересадки нервной ткани стал быстро распространяться в разных странах мира. Оказалось, что трансплантацию нервной ткани можно осуществлять и у людей. Так появилась возможность лечить некоторые неврологические и психические заболевания.

Например, при болезни Паркинсона у больного разрушается особый отдел мозга - черная субстанция. В ней вырабатывается вещество - дофамин, которое у здоровых людей передается по нервным отросткам в соседнюю часть мозга и осуществляет регуляцию разнообразных движений. При болезни Паркинсона этот процесс нарушается. Человек не может совершать целенаправленные движения, руки его дрожат, тело постепенно теряет подвижность.

Сегодня с помощью эмбриональной трансплантации в Швеции, Мексике, США, на Кубе прооперирова но уже несколько сотен пациентов с болезнью Паркинсона. Они вновь обрели способность двигаться, а некоторые вернулись к работе.

Пересадка эмбриональной нервной ткани в область раны может помочь и при тяжелых травмах головы. Такая работа проводится сейчас в Институте нейрохирургии в Киеве, которым руководит академик А. П. Ромоданов, и в некоторых американских клиниках.

С помощью эмбриональной трансплантации нервной ткани удалось улучшить состояние пациентов с так называемой болезнью Гентингтона, при которой человек не может контролировать свои движения. Это связано с нарушением работы некоторых частей мозга. После трансплантации эмбриональной нервной ткани в пораженную область больной постепенно обретает контроль над своими движениями.

Возможно, что медикам удастся с помощью пересадки нервной ткани улучшить память и познаватель ные способности тех пациентов, чей мозг разрушен болезнью Альцгеймера.

Нейроны могут восстанавливаться
В лаборатории экспериментальной нейрогенетики Института общей генетики им. Н. И. Вавилова АН СССР несколько лет проводили опыты на животных, чтобы установить причины гибели нервных клеток и понять возможности их восстановления. Автор статьи и его сотрудники обнаружили, что в условиях острого кислородного голодания некоторые нейроны сморщивались или растворялись, остальные же как-то боролись с нехваткой кислорода. Однако при этом в нейронах резко снижалась выработка белка и нуклеиновых кислот, и клетки теряли способность проводить нервные импульсы.

После кислородного голодания в головной мозг крыс пересаживали кусочек эмбриональной нервной ткани. Трансплантаты успешно приживлялись. Отростки их нейронов соединялись с отростками нейронов мозга хозяина. Исследователи обнаружили, что этот процесс как-то усиливают продукты распада нервной ткани, которые выделяются при операции. По-видимому, именно они стимулировали регенерацию нервных клеток. Благодаря каким-то веществам, содержащимся в разрушенной нервной ткани, сморщенные и уменьшившиеся в размере нейроны постепенно восстанавливали свой обычный внешний вид. В них начиналась активная выработка биологически важных молекул, и клетки снова становились способными проводить нервные импульсы.

Какой же именно продукт распада нервной ткани мозга дает толчок регенерации нервных клеток? Поиски постепенно привели к выводу: наиболее важна информационная РНК ("дублер" молекулы наследственности ДНК). На основе этой молекулы в клетке из аминокислот синтезируются специфические белки. Введение в мозг этой РНК привело к полному восстановлению изменившихся после кислородного голодания нервных клеток. Поведение животных после инъекции РНК было таким же, как у их здоровых собратьев.

Гораздо удобнее было бы вводить РНК в кровеносные сосуды животных. Но сделать это оказалось непросто - крупные молекулы не проходили сквозь гематоэнцефалический барьер. Однако проницаемость барьера можно регулировать, например, с помощью инъекции раствора соли. Если таким путем временно раскрыть гематоэнцефалический барьер, а потом сделать инъекцию РНК, то молекула РНК достигнет цели.

Автор статьи вместе с химиком-органиком из Института судебной психиатрии В. П. Чехониным решили усовершенствовать метод. Они соединили РНК с поверхност ноактивным веществом, которое служило как бы "буксиром" и позволило крупным молекулам РНК пройти в мозг. В 1993 году опыты увенчались успехом. С помощью электронной микроскопии удалось проследить, как клетки капилляров мозга как бы "заглатыва ют" и затем выбрасывают в мозг РНК.

Таким образом, был разработан метод регенерации нервной ткани, совершенно безопасный, безвредный и очень простой. Есть надежда, что этот метод даст в руки врачам оружие против тяжелых психических болезней, которые сегодня считаются неизлечимыми. Однако для применения этих разработок в клинике требуется, согласно указаниям Минздрава России и Фармкомитета, провести проверку препарата на мутагенность, канцерогенность и токсичность. Проверка займет 2-3 года. К сожалению, в настоящее время экспериментальная работа приостановлена: нет финансирования. Между тем эта работа имеет огромное значение, так как больных шизофренией, старческим слабоумием, маниакально-депрессивным психозом в нашей стране немало. Во многих случаях врачи бессильны что-либо сделать, а больные медленно погибают.

Литература

Полежаев Л. В., Александрова М. А. Трансплантация ткани мозга в норме и патологии . М., 1986.

Полежаев Л. В. и др. Трансплантация ткани мозга в биологии и медицине . М., 1993.

Полежаев Л. Трансплантация лечит мозг. "Наука и жизнь" № 5, 1989.

Нейроны и мозг

В головном мозге человека и млекопитающих ученые выделяют области и ядра - плотные скопления нейронов. Различают также кору мозга и подкорковые области. Все эти участки мозга состоят из нейронов и связаны между собой отростками нейронов. Каждый нейрон имеет один аксон - длинный отросток и множество дендритов - коротких отростков. Специфические соединения между нейронами называются синапсами. Нейроны окружены клетками другого рода - глиоцитами. Они играют роль поддерживающих и питающих нейроны клеток. Нейроны легко повреждаются, очень ранимы: через 5-10 минут после того, как перестал поступать кислород, они погибают.

Словарик к статье

Нейроны - нервные клетки.

Гематоэнцефалический барьер - структура из клеток внутренней части капилляров мозга, которая не пропускает в мозг крупные молекулы и клетки из других частей тела.

Синапс - особое соединение нервных клеток.

Гипоксия - нехватка кислорода.

Трансплантат - кусочек ткани, который пересаживается другому животному (реципиенту).

РНК - молекула, дублирующая наследственную информацию и служащая основой для синтеза белков.

Крылатое выражение "Нервные клетки не восстанавливаются" все с детства воспринимают как непреложную истину. Однако эта аксиома - не более чем миф, и новые научные данные его опровергают.

Природа закладывает в развивающийся мозг очень высокий запас прочности: при эмбриогенезе образуется большой избыток нейронов. Почти 70% из них гибнут еще до рождения ребенка. Человеческий мозг продолжает терять нейроны и после рождения, на протяжении всей жизни. Такая гибель клеток генетически запрограммирована. Конечно же погибают не только нейроны, но и другие клетки организма. Только все остальные ткани обладают высокой регенерационной способностью, то есть их клетки делятся, замещая погибшие.

Наиболее активно процесс регенерации идет в клетках эпителия и кроветворных органах (красный костный мозг). Но есть клетки, в которых гены, отвечающие за размножение делением, заблокированы. Помимо нейронов к таким клеткам относятся клетки сердечной мышцы. Как же люди умудряются сохранить интеллект до весьма преклонных лет, если нервные клетки погибают и не обновляются?

Одно из возможных объяснений: в нервной системе одновременно "работают" не все, а только 10% нейронов. Этот факт часто приводится в популярной и даже научной литературе. Мне неоднократно приходилось обсуждать данное утверждение со своими отечественными и зарубежными коллегами. И никто из них не понимает, откуда взялась такая цифра. Любая клетка одновременно и живет и "работает". В каждом нейроне все время происходят обменные процессы, синтезируются белки, генерируются и передаются нервные импульсы. Поэтому, оставив гипотезу об "отдыхающих" нейронах, обратимся к одному из свойств нервной системы, а именно - к ее исключительной пластичности.

Смысл пластичности в том, что функции погибших нервных клеток берут на себя их оставшиеся в живых "коллеги", которые увеличиваются в размерах и формируют новые связи, компенсируя утраченные функции. Высокую, но не беспредельную эффективность подобной компенсации можно проиллюстрировать на примере болезни Паркинсона, при которой происходит постепенное отмирание нейронов. Оказывается, пока в головном мозге не погибнет около 90% нейронов, клинические симптомы заболевания (дрожание конечностей, ограничение подвижности, неустойчивая походка, слабоумие) не проявляются, то есть человек выглядит практически здоровым. Значит, одна живая нервная клетка может заменить девять погибших.

Но пластичность нервной системы - не единственный механизм, позволяющий сохранить интеллект до глубокой старости. У природы имеется и запасной вариант - возникновение новых нервных клеток в головном мозге взрослых млекопитающих, или нейрогенез.

Первое сообщение о нейрогенезе появилось в 1962 году в престижном научном журнале "Science". Статья называлась "Формируются ли новые нейроны в мозге взрослых млекопитающих?". Ее автор, профессор Жозеф Олтман из Университета Пердью (США) с помощью электрического тока разрушил одну из структур мозга крысы (латеральное коленчатое тело) и ввел туда радиоактивное вещество, проникающее во вновь возникающие клетки. Через несколько месяцев ученый обнаружил новые радиоактивные нейроны в таламусе (участок переднего мозга) и коре головного мозга. В течение последующих семи лет Олтман опубликовал еще несколько работ, доказывающих существование нейрогенеза в мозге взрослых млекопитающих. Однако тогда, в 1960-е годы, его работы вызывали у нейробиологов лишь скепсис, их развития не последовало.

И только спустя двадцать лет нейрогенез был вновь "открыт", но уже в головном мозге птиц. Многие исследователи певчих птиц обращали внимание на то, что в течение каждого брачного сезона самец канарейки Serinus canaria исполняет песню с новыми "коленами". Причем новые трели он не перенимает у собратьев, поскольку песни обновлялись и в условиях изоляции. Ученые стали детально изучать главный вокальный центр птиц, расположенный в специальном отделе головного мозга, и обнаружили, что в конце брачного сезона (у канареек он приходится на август и январь) значительная часть нейронов вокального центра погибала, - вероятно, из-за избыточной функциональной нагрузки. В середине 1980-х годов профессору Фернандо Ноттебуму из Рокфеллеровского университета (США) удалось показать, что у взрослых самцов канареек процесс нейрогенеза происходит в вокальном центре постоянно, но количество образующихся нейронов подвержено сезонным колебаниям. Пик нейрогенеза у канареек приходится на октябрь и март, то есть через два месяца после брачных сезонов. Вот почему "фонотека" песен самца канарейки регулярно обновляется.

В конце 1980-х годов нейрогенез был также обнаружен у взрослых амфибий в лаборатории ленинградского ученого профессора А. Л. Поленова.

Откуда берутся новые нейроны, если нервные клетки не делятся? Источником новых нейронов и у птиц, и у амфибий оказались нейрональные стволовые клетки стенки желудочков мозга. Во время развития зародыша именно из этих клеток образуются клетки нервной системы: нейроны и клетки глии. Но не все стволовые клетки превращаются в клетки нервной системы - часть из них "затаивается" и ждет своего часа.

Как было показано, новые нейроны появляются из стволовых клеток взрослого организма и у низших позвоночных. Однако потребовалось почти пятнадцать лет, чтобы доказать, что аналогичный процесс происходит и в нервной системе млекопитающих.

Развитие нейробиологии в начале 1990-х годов привело к обнаружению "новорожденных" нейронов в головном мозге взрослых крыс и мышей. Их находили большей частью в эволюционно древних отделах головного мозга: обонятельных луковицах и коре гиппокампа, которые отвечают главным образом за эмоциональное поведение, реакцию на стресс и регуляцию половых функций млекопитающих.

Так же, как у птиц и низших позвоночных, у млекопитающих нейрональные стволовые клетки располагаются поблизости от боковых желудочков мозга. Их перерождение в нейроны идет очень интенсивно. У взрослых крыс за месяц из стволовых клеток образуется около 250 000 нейронов, замещая 3% всех нейронов гиппокампа. Продолжительность жизни таких нейронов очень высока - до 112 дней. Стволовые нейрональные клетки преодолевают длинный путь (около 2 см). Они также способны мигрировать в обонятельную луковицу, превращаясь там в нейроны.

Обонятельные луковицы головного мозга млекопитающих отвечают за восприятие и первичную обработку различных запахов, включая и распознавание феромонов - веществ, которые по своему химическому составу близки к половым гормонам. Сексуальное поведение у грызунов регулируется в первую очередь выработкой феромонов. Гиппокамп же расположен под полушариями мозга. Функции этой сложноорганизованной структуры связаны с формированием краткосрочной памяти, реализацией некоторых эмоций и участием в формировании полового поведения. Наличие у крыс постоянного нейрогенеза в обонятельной луковице и гиппокампе объясняется тем, что у грызунов эти структуры несут основную функциональную нагрузку. Поэтому нервные клетки в них часто гибнут, а значит, их необходимо обновлять.

Для того чтобы понять, какие условия влияют на нейрогенез в гиппокампе и обонятельной луковице, профессор Гейдж из Университета Салка (США) построил миниатюрный город. Мыши там играли, занимались физкультурой, отыскивали выходы из лабиринтов. Оказалось, что у "городских" мышей новые нейроны возникали в гораздо большем количестве, чем у их пассивных сородичей, погрязших в рутинной жизни в виварии.

Cтволовые клетки можно извлечь из мозга и пересадить в другой участок нервной системы, где они превратятся в нейроны. Профессор Гейдж с коллегами провел несколько подобных экспериментов, наиболее впечатляющим среди которых был следующий. Участок мозговой ткани, содержащий стволовые клетки, пересадили в разрушенную сетчатку глаза крысы. (Светочувствительная внутренняя стенка глаза имеет "нервное" происхождение: состоит из видоизмененных нейронов - палочек и колбочек. Когда светочувствительный слой разрушается, наступает слепота.) Пересаженные стволовые клетки мозга превратились в нейроны сетчатки, их отростки достигли зрительного нерва, и крыса прозрела! Причем при пересадке стволовых клеток мозга в неповрежденный глаз никаких превращений с ними не происходило. Вероятно, при повреждении сетчатки глаза вырабатываются какие-то вещества (например, так называемые факторы роста), которые стимулируют нейрогенез. Однако точный механизм этого явления до сих пор не ясен.

Перед учеными встала задача показать, что нейрогенез идет не только у грызунов, но и у человека. Для этого исследователи под руководством профессора Гейджа недавно выполнили сенсационную работу. В одной из американских онкологических клиник группа больных, имеющих неизлечимые злокачественные новообразования, принимала химиотерапевтический препарат бромдиоксиуридин. У этого вещества есть важное свойство - способность накапливаться в делящихся клетках различных органов и тканей. Бромдиоксиуридин включается в ДНК материнской клетки и сохраняется в дочерних клетках после деления материнской. Патологоанатомическое исследование показало, что нейроны, содержащие бромдиоксиуридин, обнаруживаются практически во всех отделах мозга, включая кору больших полушарий. Значит, эти нейроны были новыми клетками, возникшими при делении стволовых клеток. Находка безоговорочно подтвердила, что процесс нейрогенеза происходит и у взрослых людей. Но если у грызунов нейрогенез идет только в гиппокампе, то у человека, вероятно, он может захватывать более обширные зоны головного мозга, включая кору больших полушарий. Недавно проведенные исследования показали, что новые нейроны во взрослом мозге могут образовываться не только из нейрональных стволовых, но из стволовых клеток крови. Открытие этого феномена вызвало в научном мире эйфорию. Однако публикация в журнале "Nature" за октябрь 2003 года во многом остудила восторженные умы. Оказалось, что стволовые клетки крови действительно проникают в мозг, но они не превращаются в нейроны, а сливаются с ними, образуя двуядерные клетки. Затем "старое" ядро нейрона разрушается, а его замещает "новое" ядро стволовой клетки крови. В организме крысы стволовые клетки крови в основном сливаются с гигантскими клетками мозжечка - клетками Пуркинье, правда, происходит это довольно редко: во всем мозжечке можно обнаружить лишь несколько слившихся клеток. Более интенсивное слияние нейронов происходит в печени и сердечной мышце. Пока совершенно непонятно, какой в этом физиологический смысл. Одна из гипотез заключается в том, что стволовые клетки крови несут с собой новый генетический материал, который, попадая в "старую" клетку мозжечка, продлевает ей жизнь.

Итак, новые нейроны могут возникать из стволовых клеток даже в мозге взрослого человека. Этот феномен уже достаточно широко применяется для лечения различных нейродегенеративных заболеваний (заболеваний, сопровождающихся гибелью нейронов головного мозга). Препараты стволовых клеток для трансплантации получают двумя способами. Первый - это использование нейрональных стволовых клеток, которые и у эмбриона, и у взрослого человека располагаются вокруг желудочков головного мозга. Второй подход - использование эмбриональных стволовых клеток. Эти клетки располагаются во внутренней клеточной массе на ранней стадии формирования зародыша. Они способны превращаться практически в любые клетки организма. Наибольшая сложность в работе с эмбриональными клетками - заставить их трансформироваться в нейроны. Новые технологии позволяют сделать это.

В некоторых лечебных учреждениях в США уже сформированы "библиотеки" нейрональных стволовых клеток, полученных из зародышевой ткани, и проводятся их пересадки пациентам. Первые попытки трансплантации дают положительные результаты, хотя на сегодняшний день врачи не могут разрешить основную проблему подобных пересадок: безудержное размножение стволовых клеток в 30-40% случаев приводит к образованию злокачественных опухолей. Пока не найдено подхода к предотвращению подобного побочного эффекта. Но, несмотря на это, трансплантация стволовых клеток, несомненно, будет одним из главных подходов в терапии таких нейродегенеративных заболеваний, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, ставших бичом развитых стран.

Доктор медицинских наук В. Гриневич