Նյարդային բջիջները վերականգնվում են։

2024 Հեղինակ: Seth Attwood | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-16 16:07

«Նյարդային բջիջները չեն վերականգնվում» տարածված արտահայտությունը բոլորի կողմից մանկուց ընկալվում է որպես անփոփոխ ճշմարտություն։ Սակայն այս աքսիոմը ոչ այլ ինչ է, քան առասպել, և գիտական նոր տվյալները հերքում են այն։

Բնությունը զարգացող ուղեղի մեջ դնում է անվտանգության շատ բարձր սահման. սաղմնածինության ընթացքում ձևավորվում է նեյրոնների մեծ ավելցուկ: Նրանց գրեթե 70%-ը մահանում է մինչև երեխայի ծնվելը։ Մարդու ուղեղը շարունակում է կորցնել նեյրոնները ծնվելուց հետո՝ ողջ կյանքի ընթացքում։ Այս բջջային մահը գենետիկորեն ծրագրավորված է: Իհարկե, մահանում են ոչ միայն նեյրոնները, այլեւ մարմնի այլ բջիջները։ Միայն մնացած բոլոր հյուսվածքներն ունեն բարձր վերականգնողական կարողություն, այսինքն՝ նրանց բջիջները բաժանվում են՝ փոխարինելով մահացածներին։

Վերականգնման գործընթացն առավել ակտիվ է էպիթելի և արյունաստեղծ օրգանների բջիջներում (կարմիր ոսկրածուծ): Բայց կան բջիջներ, որոնցում արգելափակված են բաժանման միջոցով վերարտադրության համար պատասխանատու գեները։ Բացի նեյրոններից, այդ բջիջները ներառում են սրտի մկանների բջիջները: Ինչպե՞ս են մարդկանց հաջողվում պահպանել ինտելեկտը մինչև խոր ծերություն, եթե նյարդային բջիջները մահանում են և չեն նորանում։

Հնարավոր բացատրություններից մեկը՝ նյարդային համակարգում ոչ բոլոր նեյրոններն են «աշխատում» միաժամանակ, այլ նեյրոնների միայն 10%-ը։ Այս փաստը հաճախ նշվում է հանրաճանաչ և նույնիսկ գիտական գրականության մեջ: Ես բազմիցս ստիպված եմ եղել այս հայտարարությունը քննարկել իմ ներքին և արտասահմանյան գործընկերների հետ։ Եվ նրանցից ոչ ոք չի հասկանում, թե որտեղից է այս ցուցանիշը: Ցանկացած բջիջ ապրում և «աշխատում» է միաժամանակ։ Յուրաքանչյուր նեյրոնում անընդհատ տեղի են ունենում նյութափոխանակության գործընթացներ, սինթեզվում են սպիտակուցներ, առաջանում և փոխանցվում են նյարդային ազդակներ։ Ուստի, թողնելով «հանգիստ» նեյրոնների վարկածը, անդրադառնանք նյարդային համակարգի հատկություններից մեկին, այն է՝ նրա բացառիկ պլաստիկությանը։

Պլաստիկության իմաստն այն է, որ մահացած նյարդային բջիջների գործառույթները ստանձնում են իրենց ողջ մնացած «կոլեգաները», որոնք մեծանում են չափերով և ձևավորում նոր կապեր՝ փոխհատուցելով կորցրած գործառույթները։ Նման փոխհատուցման բարձր, բայց ոչ անսահման արդյունավետությունը կարելի է ցույց տալ Պարկինսոնի հիվանդության օրինակով, որի դեպքում կա նեյրոնների աստիճանական մահ: Պարզվում է, որ քանի դեռ ուղեղի նեյրոնների մոտ 90%-ը չի մահացել, հիվանդության կլինիկական ախտանշանները (վերջույթների դող, շարժունակության սահմանափակում, անկայուն քայլվածք, դեմենցիա) չեն ի հայտ գալիս, այսինքն՝ մարդը գործնականում առողջ տեսք ունի։ Սա նշանակում է, որ մեկ կենդանի նյարդային բջիջ կարող է փոխարինել ինը մահացածներին:

Բայց նյարդային համակարգի պլաստիկությունը միակ մեխանիզմը չէ, որը թույլ է տալիս պահպանել ինտելեկտը մինչև հասուն ծերություն։ Բնությունն ունի նաև հետադարձ՝ չափահաս կաթնասունների ուղեղում նոր նյարդային բջիջների առաջացում կամ նեյրոգենեզ:

Նեյրոգենեզի մասին առաջին զեկույցը հայտնվել է 1962 թվականին հեղինակավոր Science ամսագրում։ Հոդվածը վերնագրված էր «Արդյո՞ք նոր նեյրոններ են ձևավորվում հասուն կաթնասունների ուղեղում»։ Դրա հեղինակը՝ պրոֆեսոր Ջոզեֆ Ալթմանը Փրդյուի համալսարանից (ԱՄՆ), էլեկտրական հոսանքի օգնությամբ ոչնչացրեց առնետի ուղեղի կառուցվածքներից մեկը (կողային գենետիկ մարմին) և այնտեղ ներարկեց ռադիոակտիվ նյութ, որը թափանցում է նոր առաջացող բջիջները: Մի քանի ամիս անց գիտնականը հայտնաբերել է նոր ռադիոակտիվ նեյրոններ թալամուսում (առաջին ուղեղի մաս) և ուղեղի կեղևում։ Հաջորդ յոթ տարիների ընթացքում Ալթմանը հրապարակեց ևս մի քանի ուսումնասիրություններ, որոնք ապացուցում էին չափահաս կաթնասունների ուղեղում նեյրոգենեզի առկայությունը: Այնուամենայնիվ, այնուհետև, 1960-ականներին, նրա աշխատանքը նյարդաբանների մոտ միայն թերահավատություն առաջացրեց, նրանց զարգացումը չհետևեց:

Եվ միայն քսան տարի անց նեյրոգենեզը «վերահայտնաբերվեց», բայց արդեն թռչունների ուղեղում։Շատ երգեցիկ թռչունների հետազոտողներ նկատել են, որ յուրաքանչյուր զուգավորման սեզոնի ընթացքում արու դեղձանիկը Serinus canaria-ն նոր «ծնկներով» երգ է երգում։ Ավելին, նա իր ընկերներից նոր տրիլներ չի ընդունում, քանի որ երգերը թարմացվում էին նույնիսկ առանձին-առանձին։ Գիտնականները սկսել են մանրամասն ուսումնասիրել թռչունների ձայնային հիմնական կենտրոնը, որը գտնվում է ուղեղի հատուկ հատվածում և պարզել, որ զուգավորման սեզոնի վերջում (դեղձանիկների մոտ դա տեղի է ունենում օգոստոսին և հունվարին), նեյրոնների զգալի մասը. ձայնային կենտրոնը մահացել է, հավանաբար, չափազանց ֆունկցիոնալ ծանրաբեռնվածության պատճառով … 1980-ականների կեսերին Ռոքֆելլերի համալսարանից (ԱՄՆ) պրոֆեսոր Ֆերնանդո Նոտտբումը կարողացավ ցույց տալ, որ չափահաս արու դեղձանիկների մոտ նեյրոգենեզի գործընթացը անընդհատ տեղի է ունենում ձայնային կենտրոնում, բայց ձևավորված նեյրոնների թիվը ենթակա է սեզոնային տատանումների: Կանարների մոտ նեյրոգենեզի գագաթնակետը տեղի է ունենում հոկտեմբերին և մարտին, այսինքն՝ զուգավորման սեզոններից երկու ամիս անց։ Այդ իսկ պատճառով արու դեղձանիկի երգերի «երաժշտադարանը» պարբերաբար թարմացվում է։

1980-ականների վերջին նեյրոգենեզը հայտնաբերվել է նաև մեծահասակ երկկենցաղների մոտ՝ Լենինգրադի գիտնական պրոֆեսոր Ա. Լ. Պոլենովի լաբորատորիայում:

Որտեղի՞ց են առաջանում նոր նեյրոնները, եթե նյարդային բջիջները չեն բաժանվում: Թռչունների և երկկենցաղների նոր նեյրոնների աղբյուրը պարզվեց, որ ուղեղի փորոքների պատից նեյրոնային ցողունային բջիջներն են: Սաղմի զարգացման ընթացքում հենց այդ բջիջներից են ձևավորվում նյարդային համակարգի բջիջները՝ նեյրոնները և գլիալ բջիջները։ Բայց ոչ բոլոր ցողունային բջիջներն են վերածվում նյարդային համակարգի բջիջների՝ նրանցից ոմանք «թաքնվում են» և սպասում են թեւերի մեջ։

Ապացուցված է, որ նոր նեյրոններ առաջանում են հասուն օրգանիզմի ցողունային բջիջներից և ստորին ողնաշարավորների մոտ։ Այնուամենայնիվ, գրեթե տասնհինգ տարի պահանջվեց ապացուցելու համար, որ նմանատիպ գործընթաց տեղի է ունենում կաթնասունների նյարդային համակարգում:

1990-ականների սկզբին նյարդաբանության առաջընթացը հանգեցրեց հասուն առնետների և մկների ուղեղում «նորածին» նեյրոնների հայտնաբերմանը: Դրանք հիմնականում հայտնաբերվել են ուղեղի էվոլյուցիոն առումով հնագույն մասերում՝ հոտառական լամպերում և հիպոկամպային կեղևում, որոնք հիմնականում պատասխանատու են հուզական վարքի, սթրեսի արձագանքման և կաթնասունների սեռական ֆունկցիաների կարգավորման համար:

Ինչպես թռչունների և ստորին ողնաշարավորների մոտ, կաթնասունների մոտ նեյրոնային ցողունային բջիջները գտնվում են ուղեղի կողային փորոքների մոտ: Նրանց փոխակերպումը նեյրոնների շատ ինտենսիվ է։ Հասուն առնետների մոտ ամսական մոտ 250000 նեյրոն է ձևավորվում ցողունային բջիջներից՝ փոխարինելով հիպոկամպուսի բոլոր նեյրոնների 3%-ին: Նման նեյրոնների կյանքի տեւողությունը շատ բարձր է՝ մինչեւ 112 օր։ Նեյրոնային ցողունային բջիջները երկար ճանապարհ են անցնում (մոտ 2 սմ): Նրանք նաև կարողանում են գաղթել դեպի հոտառական լամպ՝ այնտեղ վերածվելով նեյրոնների։

Կաթնասունների ուղեղի հոտառական լամպերը պատասխանատու են տարբեր հոտերի ընկալման և առաջնային մշակման համար, այդ թվում՝ ֆերոմոնների ճանաչման համար՝ նյութեր, որոնք իրենց քիմիական կազմով մոտ են սեռական հորմոններին: Կրծողների մոտ սեռական վարքագիծը հիմնականում կարգավորվում է ֆերոմոնների արտադրությամբ: Հիպոկամպը գտնվում է ուղեղի կիսագնդերի տակ: Այս բարդ կառուցվածքի գործառույթները կապված են կարճաժամկետ հիշողության ձևավորման, որոշակի հույզերի իրացման և սեռական վարքի ձևավորմանը մասնակցության հետ։ Առնետների հոտառության լամպում և հիպոկամպուսում մշտական նեյրոգենեզի առկայությունը բացատրվում է նրանով, որ կրծողների մոտ այդ կառույցները կրում են հիմնական ֆունկցիոնալ բեռը։ Ուստի դրանցում գտնվող նյարդային բջիջները հաճախ մահանում են, ինչը նշանակում է, որ դրանք նորացման կարիք ունեն։

Որպեսզի հասկանանք, թե ինչ պայմաններ են ազդում հիպոկամպուսի և հոտառական լամպի նեյրոգենեզի վրա, Սոլքի համալսարանի (ԱՄՆ) պրոֆեսոր Գեյջը կառուցեց մանրանկարչական քաղաք: Մկներն այնտեղ խաղում էին, ֆիզկուլտուրա էին անում, ելքեր էին փնտրում լաբիրինթոսներից։Պարզվել է, որ «քաղաքային» մկների մոտ նոր նեյրոններ են առաջացել շատ ավելի մեծ թվով, քան նրանց պասիվ հարազատների մոտ, որոնք խրված են սովորական կյանքի մեջ վիվարիումում։

Ցողունային բջիջները կարող են հեռացվել ուղեղից և փոխպատվաստվել նյարդային համակարգի մեկ այլ մաս, որտեղ դրանք վերածվում են նեյրոնների: Պրոֆեսոր Գեյջը և նրա գործընկերները մի քանի նմանատիպ փորձեր են անցկացրել, որոնցից ամենատպավորիչը հետևյալն էր. Ցողունային բջիջներ պարունակող ուղեղի հյուսվածքի մի հատվածը փոխպատվաստվել է առնետի աչքի քայքայված ցանցաթաղանթին: (Աչքի լուսազգայուն ներքին պատն ունի «նյարդային» ծագում. այն կազմված է փոփոխված նեյրոններից՝ ձողերից և կոններից։ Երբ լուսազգայուն շերտը քայքայվում է, առաջանում է կուրություն։ Ուղեղի փոխպատվաստված ցողունային բջիջները վերածվում են ցանցաթաղանթի նեյրոնների։, նրանց պրոցեսները հասան տեսողական նյարդին, և առնետը վերականգնեց իր տեսողությունը։ Ավելին, երբ ուղեղի ցողունային բջիջները փոխպատվաստվում էին անձեռնմխելի աչքի մեջ, դրանց հետ փոխակերպումներ տեղի չունեցան։ Հավանաբար, երբ ցանցաթաղանթը վնասվում է, որոշ նյութեր են արտադրվում (օրինակ՝ այսպես կոչված աճի գործոնները), որոնք խթանում են նեյրոգենեզը։ Սակայն այս երևույթի ճշգրիտ մեխանիզմը դեռևս պարզ չէ։

Գիտնականների առջեւ խնդիր էր դրվել ցույց տալ, որ նեյրոգենեզը տեղի է ունենում ոչ միայն կրծողների, այլեւ մարդկանց մոտ։ Այդ նպատակով պրոֆեսոր Գեյջի ղեկավարությամբ հետազոտողները վերջերս սենսացիոն աշխատանք կատարեցին: Ամերիկյան ուռուցքաբանական կլինիկաներից մեկում անբուժելի չարորակ նորագոյացություններ ունեցող մի խումբ հիվանդներ ընդունել են բրոմոդիօքսյուրիդին քիմիաթերապևտիկ դեղամիջոցը։ Այս նյութն ունի կարևոր հատկություն՝ տարբեր օրգանների և հյուսվածքների բաժանարար բջիջներում կուտակվելու հատկություն։ Բրոմոդիօքսյուրիդինը մտնում է մայր բջջի ԴՆԹ-ում և պահվում դուստր բջիջներում՝ մոր բջիջների բաժանումից հետո: Ախտաբանական հետազոտությունները ցույց են տվել, որ բրոմոդիօքսյուրիդին պարունակող նեյրոնները հայտնաբերված են ուղեղի գրեթե բոլոր հատվածներում, այդ թվում՝ ուղեղի կեղևում։ Այսպիսով, այս նեյրոնները նոր բջիջներ էին, որոնք առաջացել էին ցողունային բջիջների բաժանումից: Գտածոն անվերապահորեն հաստատեց, որ նեյրոգենեզի գործընթացը տեղի է ունենում նաև մեծահասակների մոտ։ Բայց եթե կրծողների մոտ նեյրոգենեզը տեղի է ունենում միայն հիպոկամպուսում, ապա մարդկանց մոտ, հավանական է, որ այն կարող է գրավել ուղեղի ավելի ընդարձակ տարածքները, ներառյալ ուղեղի կեղևը: Վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ մեծահասակների ուղեղում նոր նեյրոններ կարող են ձևավորվել ոչ միայն նեյրոնային ցողունային բջիջներից, այլև արյան ցողունային բջիջներից: Այս երեւույթի բացահայտումը էյֆորիա է առաջացրել գիտական աշխարհում։ Այնուամենայնիվ, 2003 թվականի հոկտեմբերին «Nature» ամսագրում հրապարակումը շատ առումներով սառեցրեց խանդավառ մտքերը: Պարզվեց, որ արյան ցողունային բջիջներն իսկապես թափանցում են ուղեղ, բայց դրանք չեն վերածվում նեյրոնների, այլ միաձուլվում են նրանց հետ՝ ձևավորելով երկմիջուկային բջիջներ։ Այնուհետև նեյրոնի «հին» միջուկը ոչնչացվում է, և այն փոխարինվում է արյան ցողունային բջջի «նոր» միջուկով։ Առնետների մարմնում արյան ցողունային բջիջները հիմնականում միաձուլվում են ուղեղիկի հսկա բջիջների՝ Պուրկինյեի բջիջների հետ, թեև դա տեղի է ունենում բավականին հազվադեպ. միայն մի քանի միավորված բջիջներ կարող են հայտնաբերվել ամբողջ ուղեղիկում: Նեյրոնների ավելի ինտենսիվ միաձուլում տեղի է ունենում լյարդի և սրտի մկանների մեջ: Դեռ պարզ չէ, թե ինչ ֆիզիոլոգիական նշանակություն ունի սրա մեջ։ Վարկածներից մեկն այն է, որ արյան ցողունային բջիջներն իրենց հետ կրում են նոր գենետիկ նյութ, որը մտնելով ուղեղի «հին» բջիջ՝ երկարացնում է նրա կյանքը։

Այսպիսով, նոր նեյրոններ կարող են առաջանալ ցողունային բջիջներից նույնիսկ մեծահասակների ուղեղում: Այս երեւույթն արդեն լայնորեն կիրառվում է տարբեր նեյրոդեգեներատիվ հիվանդությունների (ուղեղում նեյրոնների մահացմամբ ուղեկցվող հիվանդություններ) բուժման համար։ Փոխպատվաստման համար ցողունային բջիջների պատրաստուկները ձեռք են բերվում երկու եղանակով. Առաջինը նեյրոնային ցողունային բջիջների օգտագործումն է, որոնք և՛ սաղմի, և՛ մեծահասակների մոտ տեղակայված են ուղեղի փորոքների շուրջ: Երկրորդ մոտեցումը սաղմնային ցողունային բջիջների օգտագործումն է: Այս բջիջները գտնվում են ներքին բջիջների զանգվածում սաղմի ձևավորման վաղ փուլում: Նրանք կարողանում են վերափոխվել մարմնի գրեթե ցանկացած բջիջի։ Սաղմնային բջիջների հետ աշխատելու ամենամեծ խնդիրն այն է, որ դրանք վերածվեն նեյրոնների: Նոր տեխնոլոգիաները հնարավորություն են տալիս դա անել։

ԱՄՆ-ի որոշ հիվանդանոցներ արդեն ձևավորել են սաղմնային հյուսվածքից ստացված նեյրոնային ցողունային բջիջների «գրադարաններ», որոնք փոխպատվաստվում են հիվանդներին։ Փոխպատվաստման առաջին փորձերը տալիս են դրական արդյունքներ, թեև այսօր բժիշկները չեն կարողանում լուծել նման փոխպատվաստումների հիմնական խնդիրը. ցողունային բջիջների մոլեգնած բազմացումը 30-40% դեպքերում հանգեցնում է չարորակ ուռուցքների առաջացման: Դեռևս չի գտնվել այս կողմնակի ազդեցությունը կանխելու որևէ մոտեցում: Բայց չնայած դրան, ցողունային բջիջների փոխպատվաստումը, անկասկած, կլինի զարգացած երկրների պատուհաս դարձած նեյրոդեգեներատիվ հիվանդությունների բուժման հիմնական մոտեցումներից մեկը, ինչպիսիք են Ալցհեյմերը և Պարկինսոնը: