Жүйке жасушалары қалпына келтірілуде

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

«Жүйке жасушалары қалпына келмейді» деген танымал өрнекті әркім бала кезінен өзгермейтін шындық ретінде қабылдайды. Дегенмен, бұл аксиома мифтен басқа ештеңе емес және жаңа ғылыми деректер оны жоққа шығарады.

Табиғат дамып келе жатқан мида өте жоғары қауіпсіздік шегін қояды: эмбриогенез кезінде нейрондардың көп мөлшері қалыптасады. Олардың 70%-ға жуығы бала туылғанға дейін қайтыс болады. Адам миы туылғаннан кейін өмір бойы нейрондарын жоғалтуды жалғастырады. Бұл жасуша өлімі генетикалық бағдарламаланған. Әрине, нейрондар ғана емес, дененің басқа жасушалары да өледі. Барлық басқа ұлпалардың ғана қалпына келтіру қабілеті жоғары, яғни олардың жасушалары өлілердің орнын басып, бөлінеді.

Регенерация процесі эпителий жасушаларында және қан түзетін органдарда (қызыл сүйек кемігінде) ең белсенді. Бірақ бөлу арқылы көбеюге жауапты гендер бұғатталған жасушалар бар. Бұл жасушаларға нейрондардан басқа жүрек бұлшықетінің жасушалары кіреді. Егер жүйке жасушалары өліп, жаңармаса, адамдар өте қартайғанша интеллектін қалай сақтай алады?

Мүмкін болатын түсініктемелердің бірі: жүйке жүйесінде барлық нейрондар бір уақытта «жұмыс істемейді», тек 10% нейрондар. Бұл факт танымал және тіпті ғылыми әдебиеттерде жиі айтылады. Бұл мәлімдемені отандық және шетелдік әріптестеріммен бірнеше рет талқылауға тура келді. Ал олардың ешқайсысы бұл цифрдың қайдан шыққанын түсінбейді. Кез келген жасуша бір уақытта өмір сүреді және «жұмыс істейді». Әрбір нейронда зат алмасу процестері үнемі жүреді, белоктар синтезделеді, жүйке импульстары пайда болады және беріледі. Сондықтан «тынығу» нейрондары туралы гипотезаны қалдырып, жүйке жүйесінің қасиеттерінің біріне, атап айтқанда, оның ерекше пластикалық қасиетіне жүгінейік.

Икемділіктің мәні өлі жүйке жасушаларының қызметін олардың тірі қалған «әріптестері» қабылдайды, олардың көлемі ұлғайып, жоғалған функцияларының орнын толтыратын жаңа байланыстар құрайды. Мұндай компенсацияның жоғары, бірақ шексіз емес тиімділігін нейрондардың бірте-бірте өлуі орын алатын Паркинсон ауруының мысалында көрсетуге болады. Анықталғандай, мидағы нейрондардың шамамен 90% өлмейінше, аурудың клиникалық белгілері (аяқ-қолдың дірілдеу, қозғалыстың шектелуі, тұрақсыз жүру, деменция) байқалмайды, яғни адам іс жүзінде сау болып көрінеді. Бұл бір тірі жүйке жасушасы тоғыз өлі жасушаны алмастыра алады дегенді білдіреді.

Бірақ жүйке жүйесінің пластикасы ақыл-ойды піскен кәрілікке дейін сақтауға мүмкіндік беретін жалғыз механизм емес. Табиғаттың да кері әсері бар – ересек сүтқоректілердің миында жаңа жүйке жасушаларының пайда болуы немесе нейрогенез.

Нейрогенез туралы алғашқы есеп 1962 жылы беделді ғылыми журналда Science пайда болды. Мақала «Ересек сүтқоректілердің миында жаңа нейрондар пайда бола ма?» деген тақырыппен берілген. Оның авторы, Пурдю университетінің (АҚШ) профессоры Джозеф Альтман электр тогының көмегімен егеуқұйрық миының бір құрылымын (бүйірлік геникулярлық дене) бұзып, оған жаңадан пайда болған жасушаларға енетін радиоактивті зат енгізді. Бірнеше айдан кейін ғалым таламуста (алдыңғы мидың бөлігі) және ми қыртысында жаңа радиоактивті нейрондарды тапты. Келесі жеті жыл ішінде Альтман ересек сүтқоректілердің миында нейрогенездің бар екенін дәлелдейтін тағы бірнеше зерттеулерді жариялады. Алайда, содан кейін, 1960 жылдары оның жұмысы неврологтар арасында тек күмән тудырды, олардың дамуы одан кейін болмады.

Тек жиырма жылдан кейін нейрогенез «қайта ашылды», бірақ қазірдің өзінде құстардың миында. Көптеген әнші құстарды зерттеушілер әр жұптау маусымында еркек канарей Serinus canaria жаңа «тізелері» бар ән айтатынын байқады. Оның үстіне, ол өз әріптестерінен жаңа триллдерді қабылдамайды, өйткені әндер тіпті оқшауланған түрде жаңартылды. Ғалымдар мидың арнайы бөлімінде орналасқан құстардың негізгі дауыс орталығын егжей-тегжейлі зерттей бастады және жұптасу маусымының соңында (канарияларда ол тамыз және қаңтар айларында болады) нейрондардың айтарлықтай бөлігінің вокалдық орталық шамадан тыс функционалдық жүктемеге байланысты қайтыс болды … 1980 жылдардың ортасында Рокфеллер университетінің (АҚШ) профессоры Фернандо Ноттебум ересек еркек канареяларда нейрогенез процесі дауыс орталығында үнемі жүретінін, бірақ түзілетін нейрондардың саны маусымдық ауытқуларға ұшырайтынын көрсете алды. Канариялардағы нейрогенездің шыңы қазан және наурыз айларында, яғни жұптау маусымынан кейін екі айдан кейін болады. Сондықтан ер канарей әндерінің «музыкалық кітапханасы» үнемі жаңартылып отырады.

1980 жылдардың аяғында ленинградтық ғалым профессор А. Л. Поленовтың лабораториясында ересек қосмекенділерде де нейрогенез ашылды.

Егер жүйке жасушалары бөлінбесе, жаңа нейрондар қайдан пайда болады? Құстардың да, қосмекенділердің де жаңа нейрондарының көзі ми қарыншаларының қабырғасынан шыққан нейрондық дің жасушалары болып шықты. Эмбрионның дамуы кезінде дәл осы жасушалардан жүйке жүйесінің жасушалары қалыптасады: нейрондар мен глиальды жасушалар. Бірақ барлық дің жасушалары жүйке жүйесінің жасушаларына айналмайды - олардың кейбіреулері «жасырынып», қанаттарында күтеді.

Жаңа нейрондар ересек организмнің дің жасушаларынан және төменгі омыртқалы жануарларда пайда болатыны көрсетілген. Дегенмен, сүтқоректілердің жүйке жүйесінде де осындай процестің болатынын дәлелдеу үшін он бес жылға жуық уақыт қажет болды.

1990 жылдардың басында неврология саласындағы жетістіктер ересек егеуқұйрықтар мен тышқандардың миында «жаңа туған» нейрондардың ашылуына әкелді. Олар негізінен мидың эволюциялық ежелгі бөліктерінде табылған: иіс сезу шамдары мен гиппокамп қыртысы, олар негізінен эмоционалды мінез-құлыққа, стресске жауап беруге және сүтқоректілердің жыныстық функцияларын реттеуге жауап береді.

Құстар мен төменгі сатыдағы омыртқалылардағы сияқты, сүтқоректілерде нейрондық дің жасушалары мидың бүйірлік қарыншаларына жақын орналасқан. Олардың нейрондарға айналуы өте қарқынды. Ересек егеуқұйрықтарда айына гиппокамптағы барлық нейрондардың 3%-ын алмастыратын дің жасушаларынан шамамен 250 000 нейрон түзіледі. Мұндай нейрондардың өмір сүру ұзақтығы өте жоғары - 112 күнге дейін. Нейрондық дің жасушалары ұзақ жол жүреді (шамамен 2 см). Олар сондай-ақ иіс сезу шамына көшіп, сол жерде нейрондарға айнала алады.

Сүтқоректілердің миының иіс сезу шамдары әртүрлі иістерді қабылдауға және бастапқы өңдеуге, соның ішінде феромондарды - химиялық құрамы бойынша жыныстық гормондарға жақын заттарды тану үшін жауап береді. Кеміргіштердің жыныстық мінез-құлқы ең алдымен феромондардың түзілуімен реттеледі. Гиппокамп ми жарты шарларының астында орналасқан. Бұл күрделі құрылымның функциялары қысқа мерзімді есте сақтауды қалыптастырумен, белгілі бір эмоцияларды жүзеге асырумен және жыныстық мінез-құлықты қалыптастыруға қатысумен байланысты. Егеуқұйрықтарда иіс сезу қабығында және гиппокампта тұрақты нейрогенездің болуы кеміргіштерде бұл құрылымдардың негізгі функционалдық жүктемені көтеруімен түсіндіріледі. Сондықтан олардағы жүйке жасушалары жиі өледі, бұл олардың жаңаруын қажет етеді.

Гиппокамп пен иіс сезу шамындағы нейрогенезге қандай жағдайлар әсер ететінін түсіну үшін Солк университетінің (АҚШ) профессоры Гейдж миниатюралық қала салды. Тышқандар сонда ойнады, дене шынықтырумен айналысты, лабиринттерден шығу жолдарын іздеді.«Қалалық» тышқандарда жаңа нейрондар виварийдегі әдеттегі өмірге батқан пассивті туыстарына қарағанда әлдеқайда көп мөлшерде пайда болды.

Дің жасушалары мидан алынып, жүйке жүйесінің басқа бөлігіне трансплантациялануы мүмкін, олар нейронға айналады. Профессор Гейдж және оның әріптестері бірнеше ұқсас эксперименттер жүргізді, олардың ең әсерлісі келесі болды. Дің жасушалары бар ми тінінің бір бөлігі егеуқұйрық көзінің жойылған тор қабығына трансплантацияланды. (Көздің жарыққа сезімтал ішкі қабырғасының «жүйкелік» шығу тегі бар: ол өзгертілген нейрондардан – таяқшалар мен конустардан тұрады. Жарық сезгіш қабаты бұзылған кезде соқырлық пайда болады.) Трансплантацияланған ми дің жасушалары ретинальды нейрондарға айналды., олардың процестері көру нервіне жетіп, егеуқұйрық көзін қалпына келтірді! Оның үстіне мидың бағаналы жасушаларын бүлінбеген көзге трансплантациялау кезінде олармен ешқандай трансформация болмады. Мүмкін, торлы қабық зақымдалған кезде нейрогенезді ынталандыратын кейбір заттар (мысалы, өсу факторлары деп аталады) өндіріледі. Дегенмен, бұл құбылыстың нақты механизмі әлі анық емес.

Ғалымдар алдында нейрогенез тек кеміргіштерде ғана емес, адамдарда да болатынын көрсету міндеті тұрды. Осы мақсатта жақында профессор Гейдждің жетекшілігімен зерттеушілер сенсациялық жұмыстар атқарды. Американдық онкологиялық клиникалардың бірінде емделмейтін қатерлі ісіктері бар науқастар тобы бромодиоксиуридин химиотерапиялық препаратын қабылдады. Бұл заттың маңызды қасиеті бар - әртүрлі органдар мен тіндердің бөлінетін жасушаларында жинақтау қабілеті. Бромодиоксиуридин аналық жасушаның ДНҚ құрамына енеді және аналық жасушалар бөлінгеннен кейін аналық жасушаларда сақталады. Патологиялық зерттеулер көрсеткендей, құрамында бромодиоксиуридин бар нейрондар мидың барлық дерлік бөліктерінде, соның ішінде ми қыртысында кездеседі. Сонымен, бұл нейрондар дің жасушаларының бөлінуінен пайда болған жаңа жасушалар болды. Табылған нәрсе нейрогенез процесі ересектерде де болатынын сөзсіз растады. Бірақ егер кеміргіштерде нейрогенез тек гиппокампта болса, онда адамдарда ол мидың кеңірек аймақтарын, соның ішінде ми қыртысын басып алуы мүмкін. Жақында жүргізілген зерттеулер ересек мидың жаңа нейрондары тек нейрондық дің жасушаларынан ғана емес, қанның дің жасушаларынан да түзілуі мүмкін екенін көрсетті. Бұл құбылыстың ашылуы ғылыми әлемде эйфория тудырды. Дегенмен, 2003 жылдың қазан айында «Табиғат» журналында жарияланған жарияланым ынталы саналарды көптеген жолдармен суытты. Қанның дің жасушалары шынымен миға енетіні белгілі болды, бірақ олар нейрондарға айналмайды, бірақ олармен қосылып, бинуклеарлы жасушаларды құрайды. Содан кейін нейронның «ескі» ядросы жойылып, оның орнына қанның дің жасушасының «жаңа» ядросы келеді. Егеуқұйрықтардың денесінде қанның дің жасушалары негізінен мидың алып жасушаларымен - Пуркинье жасушаларымен біріктіріледі, бірақ бұл өте сирек кездеседі: бүкіл мишықта бірнеше біріктірілген жасушалар ғана кездеседі. Нейрондардың неғұрлым қарқынды бірігуі бауыр мен жүрек бұлшықетінде орын алады. Мұның қандай физиологиялық мәні бар екені әлі анық емес. Гипотезалардың бірі - қанның дің жасушалары өздерімен бірге жаңа генетикалық материалды алып жүреді, ол «ескі» церебеллярлық жасушаға еніп, оның өмірін ұзартады.

Сонымен, жаңа нейрондар тіпті ересек мидың дің жасушаларынан пайда болуы мүмкін. Бұл құбылыс қазірдің өзінде әртүрлі нейродегенеративті ауруларды емдеу үшін кеңінен қолданылады (мидағы нейрондардың өлімімен бірге жүретін аурулар). Трансплантацияға арналған дің жасушаларының препараттары екі жолмен алынады. Біріншісі - эмбрионда да, ересекте де мидың қарыншаларының айналасында орналасқан нейрондық дің жасушаларын пайдалану. Екінші тәсіл – эмбриональды дің жасушаларын пайдалану. Бұл жасушалар эмбрионның қалыптасуының бастапқы кезеңінде ішкі жасушалық массада орналасады. Олар дененің кез келген дерлік жасушасына айнала алады. Эмбриондық жасушалармен жұмыс істеудегі ең үлкен қиындық оларды нейрондарға айналдыру болып табылады. Жаңа технологиялар мұны жасауға мүмкіндік береді.

Америка Құрама Штаттарындағы кейбір ауруханаларда эмбриональды тіннен алынған нейрондық дің жасушаларының «кітапханалары» құрылып, пациенттерге трансплантациялануда. Трансплантацияның алғашқы әрекеттері оң нәтиже беруде, дегенмен бүгінгі күні дәрігерлер мұндай трансплантациялардың негізгі мәселесін шеше алмайды: 30-40% жағдайда дің жасушаларының кең таралған көбеюі қатерлі ісіктердің пайда болуына әкеледі. Бұл жанама әсерді болдырмайтын әдіс әлі табылған жоқ. Бірақ соған қарамастан, дің жасушаларын трансплантациялау дамыған елдердің дертіне айналған Альцгеймер және Паркинсон сияқты нейродегенеративті ауруларды емдеудегі негізгі тәсілдердің бірі болары сөзсіз.