Нейрон жил, нейрон жив, нейрон будет жить!

Трансплантация эмбриональных нейронов дает надежду
на эффективное лечение болезней мозга

LifeSciencesToday по материалам University of California, San Francisco:
Transplantation of Embryonic Neurons Raises Hope for Treating Brain Diseases

Эксперименты ученых UCSF бросают вызов доминирующей теории о смерти клеток в развивающемся мозге

Неожиданная для ученых-неврологов повышенная способность к выживанию эмбриональных нейронов, пересаженных в мозг новорожденных мышей, установленная в серии экспериментов, проведенных в Калифорнийском университете в Сан-Франциско (UCSF), дает надежду на эффективное использование трансплантации нервных клеток для лечения таких заболеваний, как эпилепсия, болезни Альцгеймера, Хантингтона, Паркинсона и шизофрения.

Эксперименты, описанные в статье в журнале Nature (Southwell et al., Intrinsically determined cell death of developing cortical interneurons), не были предназначены для проверки эффективности трансплантации эмбриональных нейронов в качестве метода лечения какого-либо конкретного заболевания. Но они предоставляют доказательства правильности концепции, то есть возможности трансплантации в мозг значительных количеств ГАМК-эргических интернейронов – типа клеток головного мозга, связанных с различными нейродегенеративными и другими неврологическими заболеваниями. Важен и установленный учеными факт, что такая трансплантация не оказывает отрицательного влияния на популяцию эндогенных интернейронов.

Более высокая, чем ожидалось, выживаемость пересаженных эмбриональных интернейронов стала для исследователей большой неожиданностью.

Согласно наиболее распространенной теории выживание развивающихся нейронов является чем-то наподобие игры в стулья с музыкой. В мозге этим клеткам отведено ограниченное пространство, что заставляет их конкурировать друг с другом. Выживают только те, которым удается вовремя «занять место» (и получить необходимые для выживания сигналы от других типов клеток), пока музыка не остановилась. Перспектива остальных нейронов безрадостна – они просто зачахнут.

Основываясь на этой теории, ученые предполагали, что, независимо от количества трансплантированных эмбриональных интернейронов, в мозге взрослых мышей выживет лишь определенное, причем небольшое, количество пересаженных клеток. Но то, что они наблюдали, кардинально отличалось от ожидаемого: независимо от количества пересаженных клеток, всегда выживал их определенный процент.

«[Такая постоянная выживаемость] предполагает, что эти клетки, которые, как показали другие исследования, очень перспективны с точки зрения терапии, можно добавлять к коре в значительных количествах», – комментирует результаты исследования его руководитель Артуро Альварес-Буйлла (Arturo Alvarez-Buylla), PhD, профессор нейрохирургии, научный сотрудник Центра регенеративной медицины и исследования стволовых клеток Эли и Эдит Бродов (Eli and Edythe Broad Center of Regeneration Medicine and Stem Cell Research) UCSF.

Прошлые работы ученых UCSF и других научных центров показали, что трансплантация интернейронов может снизить количество припадков у животных с моделями эпилепсии, а также скорректировать двигательные расстройства, напоминающие наблюдаемые при болезни Паркинсона, у лабораторных крыс. Функции этих клеток часто нарушаются и при болезни Альцгеймера, а в мозге пациентов с шизофренией изменено их количество. При трансплантации в спинной мозг эмбриональные интернейроны в значительной степени подавляют болевые ощущения.

В текущем исследовании ученые из UCSF установили, что при изменении количества пересаженных клеток выживает скорее их постоянная доля, а не постоянное число, что означает, что какая-то часть клеток «приговорена» к смерти автономными клеточными механизмами или что фактор выживания секретируется самими тормозными нейронами. Кроме того, эксперименты показали, что интернейроны можно пересаживать в значительно больших, чем считалось ранее, количествах – наблюдение, имеющее большое значение для использования этих клеток для корректировки баланса между процессами возбуждения и торможения в больном мозге.

Выживаемость нейронов определяется неизвестными факторами

ГАМК-эргические интернейроны выполняют важнейшую функцию – уравновешивают действие возбуждающих нейронов в коре головного мозга путем синтеза и секреции тормозных химических сигналов. Такие заболевания, как эпилепсия, болезни Альцгеймера, Хантингтона, Паркинсона и шизофрения, так или иначе, связаны с нарушениями баланса возбуждения/торможения, и проблемы с ГАМК-эргическими интернейронами характерны для всех этих недугов.

ГАМК-эргические интернейроны не образуются в коре – области головного мозга, в функциональные цепи которой они, в конечном итоге, будут включены. Эти нейроны «рождаются» в удаленной от коры части развивающегося мозга, а затем мигрируют к месту назначения. В течение десятилетий ученые ищут ответ на вопрос, чем определяется целесообразное количество этих клеток, сколько их образуется, когда они умирают и сколько из тех, что достигли коры, выживает в конечном итоге. Некоторые из этих неизвестных были рассмотрены и в данной публикации, но в ней описывается одно неожиданное наблюдение.

Считается, что количество нейронов определяется присутствием сигналов выживания, вырабатываемых определенными клетками-мишенями. Эта идея, известная как «нейротрофическая гипотеза», основана на проведенных в 1940-х годах экспериментах, принесших их авторам Нобелевскую премию и показавших, чем определяется выживание развивающихся нейронов в спинном мозге и периферической нервной системе. Из этой работы следовало, что выживают только те нервные волокна, которые смогли правильно установить связь с мишенями за пределами нервной системы, и что эти мишени синтезируют белок – фактор роста нервов (nerve growth factor), – ответственный за выживание нервных волокон.

Нейротрофическая гипотеза определяет представления о том, как и почему живут и умирают клетки мозга уже на протяжении многих лет.

«С тех самых пор считается, что нейротрофическая гипотеза применима ко всем типам нейронов и ко всем областям нервной системы», – объясняет первый автор статьи Дерек Саутвелл (Derek Southwell), MD, PhD.

Предполагалось, что, после того, как ГАМК-эргические интернейроны проложили себе путь в нужную часть мозга, в живых остаются только те из них, которые слились с уже находящимися там другими нейронами и оказались под защитой какого-либо белка или другого фактора. Однако выживание пересаженных интернейронов не зависит от конкуренции за сигналы выживания, синтезируемые другими типами клеток мозга реципиентов.

В то время как новые эксперименты не опровергают эту теорию в части того, как нервы за пределами мозга образуют связи со своими мишенями, они предполагают, что ГАМК-эргические нейроны могут испытывать на себе действие и какого-то еще, пока неизвестного, механизма.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
23.10.2012