Восстановление нейронов головного мозга


Тема для тех, кому приятнее думать, что нервные клетки восстанавливаются.

Для создания соответствующего мыслеобраза 🙂

Нервные клетки восстанавливаются

Израильские ученые обнаружили целый биоинструментарий для замены отмерших нервов. Оказалось, что занимаются этим Т-лимфоциты, которых до сих пор считали «вредными чужаками».

Несколько лет назад ученые опровергли знаменитое утверждение «нервные клетки не восстанавливаются»: оказалось, что часть головного мозга работает над восстановлением нервных клеток в течение всей жизни. Особенно при стимулировании мозговой деятельности и физической активности. Но как именно мозг узнает, что пора ускорить процесс регенерации, до сих пор никто не знал.

Чтобы понять механизм восстановления мозга, ученые начали перебирать все виды клеток, которые до того обнаруживались в голове у людей, и причина нахождения который в ней оставалась непонятной. И успешным оказалось изучение одного из подвидов лейкоцитов – Т-лимфоцитов.


Предположить, что «убийцы клеток» могут участвовать в созидательном процессе, оказалось довольно сложно. Дело в том, что центральная нервная система (ЦНС), то есть головной и спинной мозг, обладает своей иммунной системой. А для лейкоцитов остального организма она – «запретная зона».

Аутоиммунные заболевания –

заболевания, в основе которых лежат реакции иммунитета, направленные против собственных органов или тканей организма.

Более того, существует целая серия так называемых аутоиммунных заболеваний, при которых лимфоциты не отторгаются, а проникают сквозь защитные барьеры ЦНС (такие клетки названы аутоиммунными). Считалось, что лимфоциты распознаются мозгом как «свои», но при этом сами принимают окружающую среду за враждебную и начинают разрушать клетки ЦНС. Единственное, что смущало исследователей – аутоиммунные Т-лимфоциты часто обнаруживали у здоровых людей. Однако считалось, что в данном случае защитные барьеры мозга не сработали, но пока «киллеры» по каким-то причинам еще не приступили к своей разрушительной деятельности.

Профессор Шварц предположила, что живущие в голове здоровых людей аутоиммунные лейкоциты как раз работают. И занимаются не разрушением, а восстановлением нервной ткани.

Натолкнул ученых на данное предположение обнаруженный ими факт, что при повреждениях нервной ткани аутоиммунные Т-лимфоциты помогают собственным лейкоцитам – резидентам мозга. Они вместе уничтожают вредные вещества, образующиеся в поврежденных участках.


Читать дальше:

http://www.gazeta.ru/2006/01/16/oa_184761.shtml

++++++++++++++++

Они восстанавливаются! Даже у алкоголиков

Как отметил доктор Барч, даже краткосрочное, сроком менее 2 месяцев, воздержание способствовало увеличению объема мозга в среднем на 1,82%. Вместе с регенерацией клеток головного мозга наблюдалось и улучшение умственных способностей пациентов.

http://gazeta.ru/science/2006/12/18_a_1166434.shtml

++++++++++++++++

Лазер способствует росту нервных клеток.

Совместной команде ученых из Техасского университета в Остине (University of Texas at Austin) и немецкого Лейпцигского университета (Universitat Leipzig удалось с помощью инфракрасного лазера ускорить рост нервных клеток.

В ходе экспериментов исследовалось поведение нервных клеток мышей и крыс. Клетки помещали на стеклянную подложку и в течение определенного времени освещали маломощным титаново-сапфировым лазером с длиной волны 800 нм. Силу излучения меняли от 20 до 120 мВ, диаметр светового пятна — от 2 до 16 микрон.

В 35 из 44 опытах был зафиксирован рост ствола нейрона в направлении фокуса луча. В другой серии экспериментов, в 17 из 20 случаев, смещение луча изменяло направление роста нервных клеток.

Сами исследователи признаются, что пока не до конца понимают природу этого явления. По одной из версий, причиной является взаимодействие когерентного света и протеинов в клеточной цитоплазме. При этом версии о влиянии на рост клеток тепловой энергии лазера отвергаются, поскольку уже точно известно, что нервные клетки нечувствительны к незначительным температурным колебаниям.


http://science.compulenta.ru/35965/

++++++++++++++++

Искусственная паутина помогает восстановить нервную ткань.

Представления о том, что «нервные клетки не восстанавливаются», давно ушли в прошлое. Однако медицинские методы регенерации нервной ткани находятся пока в зачаточном состоянии. Одна из основных проблем состоит в том, что нервы при восстановлении прорастают не туда куда надо.

Команда Пристли провела исследования как на животных, так и на людях. Тесты показали высокую эффективность разработки. У животных удалось добиться восстановления не только периферических нервов, но и значительно поврежденного спинного мозга. Тончайшими, но очень прочными нитями можно легко соединять любые участки тела. Нейроны охотно используют их как опору при росте.

Читать дальше:

http://urology.com.ua/printout12474.html

++++++++++++++++

Восстановление нервных клеток зависит от одного гена.

«Включение гена Hsp27 могло бы спасти клетки нерва у пациентов с дегенеративными состояниями нервной системы», — говорит ведущий исследователь, доктор медицины, Клиффорд Вулф, руководитель Neural Plasticity Research Group в Отделе Anesthesia and Critical Care в Неспециализированной Клинике Штата Массачусетс.


Вулф и его коллеги нашли, что молодые нейроны и моторные нервные клетки умирают после раны потому, что белок Hsp27 не включен в этих клетках. Образующийся в процессе деления роста новых нервных клеток белок Hsp27, защищает эти зрелые клетки нерва от смерти после раны.

http://www.medlinks.ru/article.php?sid=5088

++++++++++++++++

Алкоголь способствует восстановлению нервных клеток.

Умеренное потребление алкоголя вызывает формирование новых нервных клеток. Такие данные получили ученые института Karolinska, Швеция. Они вводили мышам дозы алкоголя, соответствующие в пересчете на массу тела умеренному потреблению взрослыми людьми.

В результате было зафиксировано формирование новых нервных клеток мозга. Клетки размножались и развивались обычным способом.

Ранее считалось, что нервные клетки (нейроны) взрослых особей не восстанавливаются, так как теряют способность размножаться из-за сложного строения, препятствующего делению. Напомним, что некоторые нейроны имеют отростки, достигающие в длину 1 метра. Ученые полагают, что нервные клетки формируются в мозгу непрерывно, передает «Утро.ру».

Их формированием управляет множество факторов, например, напряжение, депрессии, физическая деятельность и прием антидепрессантов. Возможно, эффект умеренных доз алкоголя на размножение нейронов вызван их успокоительным действием.

http://for-ua.com/fun/2006/03/30/165733.html

+++++++++++++++

Нервные клетки восстанавливаются


Несмотря на то, что скорость восстановления нервных клеток невысока, она может увеличиваться, если человек занимается интеллектуальным трудом. К такому неожиданному и обнадеживающему выводу после многолетних исследований пришли биологи из Принстонского университета Элизабет Гулд и Чарльз Гросс. По информации агентства потребительской информации, они обнаружили, что в мозге ежедневно возникают тысячи новых клеток — нейронов. Причем, возникают они только в тех областях, которые связаны с интеллектуальными функциями.

http://www.allmedia.ru/newsitem.asp?id=663116

++++++++++++++

Слепые мыши прозрели после трансплантации зрительных рецепторов.

«Вместо того, чтобы сфокусироваться на стволовых клетках мы посчитали, что для успешной трансплантации надо попытаться понять процесс развития клеток и преобразования их в фоторецепторы», — сказал соавтор Роберта Макларена, профессор Ананд Сваруп из Медицинской школы Мичиганского университета. «Данная технология дает нам новое глубокое понимание процесса восстановления разрушений в глазной сетчатке и, возможно, других органах центральной нервной системы», — добавил он.

http://www.gzt.ru/health/2006/11/09/191447.html

++++++++++++++

Восстановление нервных клеток.

Казалось бы вечная истина «нервные клетки не восстанавливаются» опровергнута.

Оказывается, восстанавливаются! Это доказал профессор Брюховецкий.


Hо где взять стволовые клетки для нервных тканей? В носу, на слизистой, —

огромное количество нервных окончаний.

Для этого берут фрагмент ткани, выращивают клеточный препарат и в итоге

получают стволовые клетки нервных тканей, в том числе и нейронов, необходимых

для передачи всех реакций. Клетки вводят в биогель и помещают в специальный

шприц. Этим составом заполняют поврежденную зону.

Так просто — в теории. Hа деле — иначе, как в случае с Олей. Приступив к

операции, профессора Брюховецкий и Карахан обнаружили, что у девочки в месте

перелома отсутствуют 4 сантиметра спинного мозга. Здравый смысл говорил, что

помочь невозможно, но операцию провели. Даже сам Брюховецкий не ожидал, но

через два месяца девочка зашевелила пальцами ног.

http://www.retranslator.ru/index.php?page=…;messageId=2356

++++++++++++++++

Ученым удалось восстановить поврежденный зрительный нерв.

Ученым удалось добиться регенерации поврежденного зрительного нерва, пишет Journal of Cell Science. Исследование в Гарвардской медицинской школе (Harvard Medical School) проводилось в рамках комплексной программы по поиску новых методов лечения нейротравм. В ходе экспериментов на мышах группе под руководством доктора Дун Фэн Чень (Dong Feng Chen) удалось разблокировать собственные механизмы регенерации нервной ткани, в качестве модели использовался зрительный нерв.


окирующие механизмы были найдены в более ранних исследованиях, проведенных этими же учеными. Первое препятствие — это «выключенный» ген BCL-2, который во «включенном» состоянии активирует рост и регенерацию нервной ткани. Второе, по мнению ученых, — это наличие своеобразного «глиального рубца» (нейроглия — это вспомогательные клетки, заполняющие пространства между нейронами и мозговыми капиллярами), который формируется практически сразу после рождения и блокирует регенерацию на физическом и молекулярном уровне.

http://www.medicus.ru/?cont=news&nws_id=9605

+++++++++++++++

Нервные клетки восстанавливаются.

Многолетняя вера в то, что зрелый мозг не может продуцировать новые клетки, похоже, наконец, убедительно поколеблена! В исследовании, опубликованном 15 октября, 1999 г в «Science» Элизабет Гоулд (Elizabeth Gould) и Чарлз Гроссом (Charles Gross), сотрудниками факультета психологии Принстонского Университета, было показано, что зрелый мозг продуцирует новые нейроны в количестве нескольких тысяч в день в течение всей жизни. Этот процесс был назван нейрогенезом. Эксперимент был проведен на коре мозга взрослых обезьян.

http://www.freehouse.ru/medicine/news/kletki.shtml

++++++++++++++

Восстановление нервных клеток возможно

Ученые провели исследования по восстановлению нервных тканей, для этого они сначала сознательно лишили подопытных хомячков зрения, а затем вернули его с помощью нанотехнологий.


http://djv.ru/?action=news&id=2479&send

+++++++++++++

Онкомодулин

Ученые проводили исследования на зрительном нерве, являющемся частью центральной нервной системы (наряду с головным и спинным мозгом) и соединяющим сетчатку глаза со зрительным центром головного мозга. Белок под названием онкомодулин, выделенный из раковых клеток, вводили в культуральную среду, в которой содержались нервные клетки с добавлением другого, уже известного ранее, фактора их роста. Введение онкомодулина приводило к удвоению роста отростков клеток — аксонов. Ни один из других известных факторов не обладает такой эффективностью.

http://www.cnews.ru/news/line/index.shtml?2006/05/17/201403

+++++++++++++

Доказано, что нервные клетки восстанавливаются.

Американские ученые доказали, что клетки головного мозга, вопреки устоявшемуся мнению, вполне способны восстанавливаться и размножаться. По крайней мере, так происходит после операции по поводу эпилепсии.

http://urology.com.ua/article1427.html

++++++++++++

ОРАНЖЕВЫЕ (хурма, абрикосы, персики, тыква, апельсины, мандарины, морковь) помогают восстановлению нервных клеток, обновлению мышечных тканей, повышают сексуальность, тонизируют мочеполовую систему, улучшают настроение, помогают в борьбе с усталостью и апатией, успокаивают головную боль.

http://www.justlady.ru/diet/358/


+++++++++++

ЭПАМ-100 способствует восстановлению нормальной структуры и специализированных функций нервной ткани, начиная от головного и спинного мозга и заканчивая самыми мелкими нервными волокнами. Успешно применяют препарат для лечения и профилактики различных заболеваний глаз. Улучшает кровоснабжение нервной ткани и нормализует психо-эмоциональное состояние человека.

Описание:

Показания:

Может использоваться при следующих состояниях:

· психо-эмоциональный стресс;

· нарушения сна;

· возрастные нарушения памяти и внимания;

· инсульт, профилактика и лечение последствий;

· головные боли, мигрень.

· лечение и профилактика заболеваний глаз (глаукома, катаракта, диабетическая ретинопатия, близорукость, возрастная дальнозоркость)

Рекомендован в качестве общеукрепляющего средства при повышенных психо-эмоциональных нагрузках.

Состав:

экстракты ромашки, пиона, брусники, хвоща, ноготков, почек березы, пустырника, мяты, мускатного ореха, валерианы, прополиса; глицерин, сорбат калия, вода.

http://www.health-way.ru/description.php4?…02966983757304b

++++++++++++

Витамины группы В.

форум.ооои-брс.рф

Где восстанавливаются клетки

В настоящее время «взрослый» нейрогенез изучен на том уровне, который позволяет сделать вывод о том, где он происходит. Существуют две таких области.


  1. Субвентрикулярная зона (находится вокруг мозговых желудочков). Процесс регенерации нейронов в этом отделе совершается непрерывно и обладает некоторыми особенностями. У животных происходит миграция стволовых клеток (так называемых предшественниц) в обонятельную луковицу после их деления и превращения в нейробласты, где они продолжают свою трансформацию в полноценные нейроны. В отделе человеческого головного мозга происходит тот же самый процесс за исключением миграции – что, скорее всего, связано с тем, что для человека функция обоняния не так жизненно необходима, в отличие от животных.
  2. Гиппокамп. Это парный отдел головного мозга, который является ответственным за ориентацию в пространстве, закрепление запоминаний и формирование эмоций. Нейрогенез в этом отделе особенно активен – в сутки здесь появляется около 700 нервных клеток.

Восстановление нейронов головного мозга

Некоторые ученые утверждают, что в человеческом мозге регенерация нейронов может происходить и в других структурах – например, коре больших полушарий.

Современные представления о том, что образование нервных клеток присутствует во взрослом периоде жизни человека, открывает огромные возможности в изобретении методов лечения дегенеративных болезней головного мозга – Паркинсона, Альцгеймера и подобных, последствий черепно-мозговых травм, инсультов.

Ученые в настоящее время пытаются выяснить, что именно способствует восстановлению нейронов. Так, установлено, что астроциты (особые нейроглиальные клетки), которые являются самыми устойчивыми после клеточного повреждения, производят вещества, стимулирующие нейрогенез. Также предполагают, что один из факторов роста – активин А – в сочетании с другими химическими соединениями дает возможность нервным клеткам подавлять воспаление. Это, в свою очередь, способствует их регенерации. Особенности обоих процессов еще недостаточно изучены.

Влияние внешних факторов на процесс восстановления

Нейрогенез – это постоянный процесс, на который периодически могут негативно воздействовать различные факторы. В современной нейробиологии известны некоторые из них.

  1. Химиотерапия и лучевая терапия, применяющиеся в лечении раковых заболеваний. Клетки-предшественницы испытывают на себе влияние этих процессов и перестают делиться.
  2. Хронический стресс и депрессия. Количество клеток мозга, которые находятся в стадии деления, резко уменьшается в тот период, когда человек испытывает негативные эмоциональные чувства.
  3. Возраст. Интенсивность процесса формирования новых нейронов уменьшается к старости, что сказывается на процессах внимания и памяти.  
  4. Этанол. Установлено, что алкоголь повреждает астроциты, которые участвуют в производстве новых клеток гиппокампа.

Положительное воздействие на нейроны

Перед учеными стоит задача – изучить как можно полнее эффекты воздействия внешних факторов на нейрогенез с целью того, чтобы понять, как зарождаются те или иные болезни и что может способствовать их излечению.

Исследование формирования нейронов мозга, которое проводилось на мышах, показало, что физические нагрузки напрямую влияли на деление клеток. Бегающие в колесе животные давали положительные результаты по сравнению с теми, кто сидел без дела. Этот же фактор положительно сказался в том числе и на тех грызунах, которые имели «пожилой» возраст. Кроме того, нейрогенез усиливали умственные нагрузки – решение задач в лабиринтах.

Восстановление нейронов головного мозга

В настоящее время интенсивно проводятся эксперименты, которые ставят своей целью поиск веществ или других терапевтических воздействий, способствующих формированию нейронов. Так, в научном мире известно о некоторых из них.

  1. Стимуляция процесса нейрогенеза с помощью биоразлагаемых гидрогелей показала положительный результат на культурах стволовых клеток.
  2. Антидепрессанты не только позволяют справиться с клинической депрессией, но и влияют на восстановление нейронов у страдающих этим заболеванием. В связи с тем, что исчезновение симптомов депрессии при лекарственной терапии происходит примерно за один месяц, а процесс регенерации клеток занимает столько же, ученые выдвинули предположение, что появление этой болезни напрямую зависит от того, что нейрогенез в гиппокампе замедляется.
  3. В исследованиях, направленных на изучение поиска способов восстановления тканей после ишемического инсульта, было установлено, что периферийная стимуляция головного мозга и физиотерапия усиливали нейрогенез.
  4. Регулярное воздействие агонистами дофаминовых рецепторов стимулирует восстановление клеток после их поражения (например, при болезни Паркинсона). Важным для этого процесса является различная комбинация лекарственных средств.
  5. Введение тенасцина-С – белка межклеточного матрикса – воздействует на клеточные рецепторы и повышает регенерацию аксонов (отростков нейронов).

Применение стволовых клеток

Отдельно необходимо сказать о стимуляции нейрогенеза посредством введения стволовых клеток, которые являются предшественниками нейронов. Этот метод является потенциально действенным в качестве лечения дегенеративных болезней головного мозга. В настоящее время он проводился только на животных.

Восстановление нейронов головного мозга

Для этих целей используются первичные клетки зрелого мозга, сохранившиеся еще со времен эмбрионального развития и способные к делению. После деления и трансплантации они приживаются и превращаются в нейроны в тех самых отделах, уже известных как места, в которых осуществляется нейрогенез – субвентрикулярной зоне и гиппокампе. В других областях они образуют глиальные клетки, но не нейроны. 

После того, как ученые поняли, что нервные клетки восстанавливаются из нейрональных стволовых, они предположили, возможность стимуляции нейрогенеза посредством других стволовых клеток – кровяных. Правда оказалась в том, что они проникают в мозг, но образуют двуядерные клетки, сливаясь с существующими уже нейронами.

Основная проблема метода заключается в незрелости «взрослых» стволовых клеток головного мозга, поэтому существует риск того, что после пересадки они могут не дифференцироваться или погибнуть. Задача исследователей состоит в том, чтобы определить, что конкретно заставляет стволовую клетку перейти в нейрон. Это знание позволит после забора «дать» ей нужный биохимический сигнал для начала трансформации.

Еще одно серьезное затруднение, встречающееся на пути внедрения этого метода в качестве терапии, – бурное деление стволовых клеток после их трансплантации, что в трети случаев приводит к образованию раковых опухолей.

Итак, в современном научном мире вопрос о том, происходит ли формирование нейронов, не стоит: уже не только известно, что нейроны могут восстанавливаться, но и, в некоторой степени, определено, какие факторы могут влиять на этот процесс. Хотя основные исследовательские открытия в этой сфере еще впереди.

mozgius.ru

На протяжении всей своей 100-летней истории нейронаука придерживалась догмы: мозг взрослого человека не подвержен изменениям. Считалось, что человек может терять нервные клетки, но не обретать новые. Действительно, если бы мозг был способен к структурным изменениям, как бы сохранялась память?

Кожа, печень, сердце, почки, легкие и кровь могут образовывать новые клетки для замены поврежденных. Вплоть до недавнего времени специалисты считали, что такая способность к регенерации не распространяется на центральную нервную систему, состоящую из головного и спинного мозга.

Однако за последние пять лет нейробиологи открыли, что мозг все же меняется в течение жизни: происходит образование новых клеток, позволяющих справиться с возникающими трудностями. Такая пластичность помогает мозгу восстанавливаться после травмы или заболевания, увеличивая свои потенциальные возможности.

Нейробиологи на протяжении десятков лет ищут способы улучшить состояние мозга. Стратегия лечения основывалась на восполнении недостатка нейромедиаторов — химических веществ, передающих сообщения нервным клеткам (нейронам). При болезни Паркинсона, например, мозг больного теряет способность вырабатывать нейромедиатор дофамин, поскольку производящие его клетки гибнут. Химический «родственник» дофамина, L-Допа, может временно облегчить состояние больного, но не излечить его. Для замены нейронов, погибающих при таких неврологических заболеваниях, как болезни Гентингтона и Паркинсона, и при травмах спинного мозга, нейробиологи пытаются имплантировать стволовые клетки, полученные из эмбрионов. В последнее время исследователи заинтересовались нейронами, полученными из эмбриональных стволовых клеток человека, которые при определенных условиях можно заставить образовывать в чашках Петри любые типы клеток человеческого организма.

Несмотря на то что у стволовых клеток много преимуществ, очевидно, следует развивать способности взрослой нервной системы к самовосстановлению. Для этого необходимо ввести вещества, стимулирующие мозг к образованию собственных клеток и восстановлению поврежденных нервных цепей.

Новорожденные нервные клетки

В 1960 — 70-х гг. исследователи пришли к выводу, что центральная нервная система млекопитающих способна к регенерации. Первые эксперименты показали, что основные ветви нейронов взрослого головного и спинного мозга — аксоны могут восстанавливаться после повреждения. Вскоре было обнаружено рождение новых нейронов в мозге взрослых птиц, обезьян и людей, т.е. нейрогенез.

Возникает вопрос: если центральная нервная система может образовывать новые нейроны, способна ли она восстанавливаться в случае болезни или травмы? Для того чтобы ответить на него, необходимо понять, как происходит нейрогенез во взрослом мозге и каким образом можно его стимулировать.

Рождение новых клеток происходит постепенно. Так называемые мультипотентные стволовые клетки в мозге периодически начинают делиться, давая начало другим стволовым клеткам, которые могут вырасти в нейроны или опорные клетки, называемые глией. Но для созревания новорожденные клетки должны избегать влияния мультипотентных стволовых клеток, что удается лишь половине из них — остальные гибнут. Такое расточительство напоминает процесс, происходящий в организме до рождения и в раннем детстве, когда возникает больше нервных клеток, чем необходимо для образования мозга. Выживают только те из них, которые формируют действующие связи с другими.

Станет ли уцелевшая молодая клетка нейроном или глиальной клеткой, зависит от того, в каком участке мозга она окажется и какие процессы будут происходить в этот период. Новому нейрону требуется более месяца, чтобы начать полноценно функционировать. посылать и принимать информацию. Таким образом. нейрогенез представляет собой не одномоментное событие. а процесс. который регулируется веществами. называемыми факторами роста. Например, фактор, названный «звуковой еж» (sonic hedgehog), обнаруженный впервые у насекомых, регулирует способность незрелых нейронов к пролиферации. Фактор notch и класс молекул. названных морфогенетическими протеинами кости, видимо, определяют, станет ли новая клетка глиальной или нервной. Как только это произойдет. другие факторы роста. такие как мозговой нейротрофический фактор (BDNF). нейротрофины и инсулинподобный фактор роста (IGF), начинают поддерживать жизнедеятельность клетки, стимулируя ее созревание.

Место действия

Новые нейроны возникают во взрослом мозге млекопитающих не случайно и. по всей видимости. образуются только в заполненных жидкостью пустотах в переднем мозге — в желудочках, а также в гиппокампе — структуре, спрятанной глубоко в мозге. имеющей форму морского конька. Нейробиологи доказали, что клетки, которым суждено стать нейронами. перемещаются из желудочков в обонятельные луковицы. которые получают информацию от клеток, расположенных в слизистой носа и чувствительных к запаху. Никто точно не знает, почему обонятельной луковице требуется столько новых нейронов. Легче предположить, зачем они нужны гиппокампу: поскольку эта структура важна для запоминания новой информации, дополнительные нейроны, вероятно. способствуют упрочению связей между нервными клетками, повышая способность мозга обрабатывать и хранить сведения.

Процессы нейрогенеза также обнаружены за пределами гиппокампа и обонятельной луковицы, например, в префронтальной коре — обители интеллекта и логики. а также в других областях взрослого головного и спинного мозга. Последнее время появляются все новые подробности о молекулярных механизмах, управляющих нейрогенезом, и о химических стимулах, регулирующих его. и мы вправе надеяться. что со временем можно будет искусственно стимулировать нейрогенез в любой части мозга. Зная, как факторы роста и локальное микроокружение управляют нейрогенезом, исследователи рассчитывают создать методы лечения, позволяющие восстановить больной или поврежденный мозг.

С помощью стимулирования нейрогенеза можно улучшить состояние пациента при некоторых неврологических заболеваниях. Например. причина инсульта — закупорка сосудов головного мозга, в результате чего из-за недостатка кислорода гибнут нейроны. После инсульта в гиппокампе начинает развиваться нейрогенез, стремящийся «вылечить» поврежденную ткань мозга с помощью новых нейронов. Большинство новорожденных клеток гибнет, однако некоторые успешно мигрируют к поврежденному участку и превращаются в полноценные нейроны. Несмотря на то что для компенсации повреждений при тяжелом инсульте этого недостаточно. нейрогенез может помочь мозгу после микроинсультов,которые часто проходят незамеченными. Сейчас нейробиологи пытаются применять васкуло-эпидермальный фактор роста (VEGF) и фактор роста фибробластов (FGF) для усиления естественного восстановления.

Оба вещества представляют собой крупные молекулы, которые с трудом преодолевают гематоэнцефалический барьер, т.е. сеть тесно переплетенных клеток, выстилающих кровеносные сосуды мозга. В 1999 г. биотехнологическая компания Wyeth-Ayerst Laboratories and Scios из Калифорнии приостановила клинические испытания FGF применяемого для лечения инсульта. поскольку его молекулы не попадали в мозг. Некоторые исследователи пытались решить эту задачу, соединяя молекулу FGF с другой, которая вводила клетку в заблуждение и заставляла ее захватывать весь комплекс молекул и переносить его в ткань мозга. Другие ученые методами генной инженерии создавали клетки, вырабатывающие FGF. и трансплантировали их в мозг. Пока подобные эксперименты проводились лишь на животных.

Стимулирование нейрогенеза может оказаться действенным при лечении депрессии. главной причиной которой (помимо генетической предрасположенности) считается хронический стресс. ограничивающий, как известно. количество нейронов в гиппокампе. Многие из выпускаемых лекарственных средств. показанных при депрессии. в том числе прозак. усиливают нейрогенез у животных. Интересно, что для снятия депрессивного синдрома с помощью этого препарата требуется один месяц — столько же. сколько и для осуществления нейрогенеза. Возможно. депрессия отчасти вызвана замедлением данного процесса в гиппокампе. Последние клинические исследования с применением методов визуализации нервной системы подтвердили. что у пациентов с хронической депрессией гиппокамп меньше, чем у здоровых людей. Длительное применение антидепрессантов. похоже. подстегивает нейрогенез: у грызунов. которым давали эти препараты на протяжении нескольких месяцев. в гиппокампе возникали новые нейроны.

Как мозг создает новые нейроны

Нейрональные стволовые клетки дают начало новым клеткам мозга. Они периодически делятся в двух основных областях: в желудочках (фиолетовый цвет), которые заполнены спинномозговой жидкостью, питающей центральную нервную систему, и в гиппокампе (голубой цвет) — структуре, необходимой для обучения и памяти. При пролиферации стволовых клеток (внизу) образуются новые ствоповые клетки и клетки-предшественники, которые могут превратиться либо в нейроны, либо в поддерживающие клетки, называемые глиальными (астроциты и дендроциты). Однако дифференцировка новорожденных нервных клеток может произойти только после того, как они уйдут прочь от своих предков (красные стрелки), что удается в среднем лишь половине из них, а остальные гибнут. Во взрослом мозге новые нейроны были обнаружены в гиппокампе и обонятельных луковицах, необходимых для восприятия запахов. Ученые надеются заставить взрослый мозг восстанавливаться, вызывая деление и развитие нейрональных стволовых клеток или клеток-предшественников там и тогда, где и когда это необходимо.

Стволовые клетки как метод лечения

Потенциальным средством для восстановления поврежденного мозга исследователи считают два типа стволовых клеток. Во-первых, нейрональные стволовые клетки взрослого мозга: редкие первичные клетки, сохранившиеся от ранних стадий эмбрионального развития, обнаруженные как минимум в двух областях мозга. Они могут делиться на протяжении всей жизни, давая начало новым нейронам и поддерживающим клеткам, называемым глией. Ко второму типу относятся человеческие эмбриональные стволовые клетки, выделенные из зародышей на очень ранней стадии развития, когда весь эмбрион состоит примерно из ста клеток. Такие эмбриональные стволовые клетки могут давать начало любым клеткам организма.

В большинстве исследований производится наблюдение за ростом нейрональных стволовых клеток в культуральных чашках. Они могут там делиться, их можно генетически пометить и затем трансплантировать назад в нервную систему взрослого индивидуума. В экспериментах, которые пока проводились только на животных, клетки хорошо приживаются и могут дифференцироваться в зрелые нейроны в двух областях мозга, где образование новых нейронов происходит и в норме, — в гиппокампе и в обонятельных луковицах. Однако в других областях нейрональные стволовые клетки, взятые из взрослого мозга, не торопятся становиться нейронами, хотя могут стать глией.

Проблема со взрослыми нейрональными стволовыми клетками состоит в том, что они пока еще незрелые. Если взрослый мозг, в который их пересадили, не будет вырабатывать сигналы, необходимые для стимуляции их развития в определенный тип нейронов — например в гиппокампальный нейрон, — они либо погибнут, либо станут глиальной клеткой, либо так и останутся недифференцированной стволовой клеткой. Для решения этого вопроса необходимо определить, какие биохимические сигналы заставляют нейрональную стволовую клетку стать нейроном данного типа, и затем направить развитие клетки по такому пути прямо в культуральной чашке. Ожидается, что после трансплантации в заданный участок мозга эти клетки останутся нейронами того же типа, сформируют связи и начнут функционировать.

Устанавливая важные связи

Поскольку проходит около месяца с момента деления нейрональной стволовой клетки до тех пор, пока ее потомок не включится в функциональные цепи мозга, роль этих новых нейронов в поведении, вероятно, определяется не столько родословной клетки, сколько тем, как новые и уже существующие клетки соединяются друг с другом (образуя синапсы) и с существующими нейронами, формируя нервные цепи. В процессе синаптогенеза так называемые шипики на боковых отростках, или дендритах, одного нейрона соединяются с основной ветвью, или аксоном, другого нейрона.

Как показывают недавние исследования, дендритные шипики (внизу) могут менять свою форму в течение нескольких минут. Это свидетельствует о том, что синаптогенез может лежать в основе обучения и памяти. Одноцветные микро-фотографии мозга живой мыши (красная, желтая, зеленая и голубая) были сделаны с интервалом в одни сутки. Многоцветное изображение (крайнее справа) представляет собой те же фотографии, наложенные друг на друга. Участки, не претерпевшие изменений, выглядят практически белыми.

Помоги мозгу

www.braintools.ru

Нейроны: как осуществляется межклеточная коммуникация

Передача информации в нервной системе происходит посредством электрического импульса и химического сигнала: этот тип связи осуществляется в синапсе — межфазовой контактной площадке двух нейронов.

Работа и ЦНС (центральной нервной системы), и ПНС (периферической нервной системы) происходит аналогично. Это возможно, благодаря нейронам и синаптической сети — средствам межклеточной коммуникации.

Строение нейрона

Типичный нейрон состоит из тела клетки (сомы), дендритов и аксонов:

  • Дендриты — это короткие и разветвленные отростки нейронов.
  • Аксон — это клеточное расширение, проходящее большие расстояния в теле человека и других биологических видов. Аксон может сделать несколько переходов и по окончанию подсоединиться к нескольким клеткам.

В головном мозге взрослого человека существует около 300 триллионов синапсов.

строение нейрона

Передача нейронных связей

Связи между нервными клетками осуществляются такими способами:

  • от аксона одного нейрона к дендритам или сотовому телу другого;
  • от аксона к аксону;
  • от дендритов к дендритам и т. д.

Клеточные мембраны сомы и аксона активируют напряжение в электропроводящих закрытых ионных каналах (Ca, Na, K и хлорид-ионных).

Почему необратимы повреждения нейронов

Нейрон — специфическая клетка, не способная делиться, особенно в зрелом возрасте. Поэтому повреждение нерва из-за травмы может привести к нарушению функций периферической нервной системы.

Паралич после травм спинного и головного мозга, потеря чувствительности связаны с полным блоком проводимости -обрывом связей между эфферентными (двигательными) и афферентными (чувствительными) нейронами.

(Но утверждение о том, что нейрогенез у взрослого человека вообще не происходит, ошибочно. Да, нейрогенез зависит от многих внешних условий, и может угнетаться от вредных воздействий (радиации, химических веществ, стрессы), но появление новых нейронов происходит и у взрослых, особенно в гиппокампе, в височных отделах головного мозга.

Подробнее о регуляции нейрогенеза, о способах воздействия на него — в интересном видео в конце статьи).

Типы повреждения нейронов

  • Валлерова дегенерация:
    • Разрыв нерва, повреждение аксона и его миелиновой оболочки.
    • Через неделю после травмы начинается блокировка проводимости.
    • Восстановление возможно, если сохранена базальная мембрана (в ее функции входят производство миелина (Шванн клеток) и выбор (аппроксимация) нервных окончаний).
    • Результатом такого повреждения может стать мышечная атрофия в зоне иннервации нейрона.
  • Сегментная демиелинизация:
    • Повреждение ограничивается миелиновой оболочкой.
    • При сохранении аксона мышечная дистрофия не наблюдается.
  • Дегенерация аксонов:
    • Повреждается тело нервной клетки, и происходит дистальная гибель аксона.
    • Развитие мышечной атрофии происходит при отсутствии повторной иннервации от соседних нервов.
    • При таком типе повреждения возможно лишь частичное восстановление.

повреждение нейронов

Экспериментальные методы восстановления повреждения нейронов

Последнее десятилетие ученые бьются над новыми методами, позволяющими не допустить блокировку проводимости и смерть аксонов после травмы и сохранить жизнеспособность нейронной сети:

  • Разрывы аксонов устранялись путем помещения поперек разрыва разрешительной матрицы.
  • Проводилась клеточная терапия ноотропными препаратами для стимуляции роста и регенерации поврежденных аксонов.
  • В качестве альтернативных методов при повреждениях миелиновой оболочки применяли ингибиторы роста ассоциативных нейронов и ингибиторы роста рубца.
  • Для предотвращения гибели клеток после травмы использовалась молекулярная защита.

Однако все эти обнадеживающие методы имели лишь частичный успех.

Пока не удается сделать главное:

Избирательно подсоединить конкретный аксон к телу клетки нейрона.

Когда удастся произвести соединение отдельных нейронов, в науке произойдет настоящий переворот и откроются двери для беспрецедентного исследования в области неврологии, физиологии, клеточной биологии и биохимии. Возможно будет лечить тяжелые травмы спинного мозга и периферические поражения нервной системы.

Лазерный метод соединения разрыва нейронов

Цели:

  • Восстановить связи между нейронами сразу после травмы и предотвратить блокировку проводимости.
  • Проверить гипотезу о физической привязанности и восстановлении при приближении нервных окончаний.

Лазерная технология с применением фемтосекундных импульсов — яркий кандидат для избирательного подсоединения нейронов. Она используется в нанохирургии как метод лечения рака:

  • для ортопорации (открытии переходного канала в клеточной мембране)
  • трансфекции (внедрении нуклеиновых кислот в ядерные клетки).

Удалить или ионизировать можно материал размером менее дифракционного пятна без ущерба для окружающих тканей.

Фемтосекундные лазерные импульсы были также использованы в качестве инструмента для изучения регенерации нейронов путем разделения нейронов и аксонов.

фемтосекундный лазер

Но физическое соединение отдельных нейронов до сих пор не выполнялось.

Суть эксперимента

В результате испытания под воздействием лазерного излучения с точными параметрами настройки на культивированном в растворе DMEM биоматериале была произведена гемифузия (слияние) двух фосфолипидных мембран клеток нейронов.

Параметры лазерного излучения и биоматериал

соединение двух нейронов

Слияние достигнуто с помощью фемтосекундных лазерных импульсов с длиной волны 800нм, с параметрами излучения:

  • интенсивность и разрешающая способность соответственно:
    • 1,7 (± 0,08) x 10 12 Вт / см 2 и ± 0,5 мкм;
  • частота повторения 80Мгц;
  • эффективный размер пятна — 600нм.
  • идеальное время облучения составило один-два 15 мс импульсов (т.е. 1,2×106 импульсов).

В качестве биоматериала использовались:

  • P19 клетки тератокарциномы мыши;
  • Neuro2A клетки нейробластомы мыши;
  • телячья, бычья и коровья сыворотка.

На рис. 1 представлены суть эксперимента:

  1. Фемтосекундный лазерный импульс доставляется в целевую точку между аксоном и телом нервной клетки (сомой).
  2. Фосфолипидные бислои нейрона сомы и аксона до воздействия лазера (кругом отмечена область прикрепления фософолипидных слоев).
  3. Лазерный импульс высокой интенсивности вызывает обратимую дестабилизацию обеих фосфолипидных слоев. Под воздействием фемтосекундного лазерного импульса в индуцированной зоне слияния аксон-сома сгенерированные свободные ионы (показаны красным цветом) и свободные электроны (показаны оранжевым) пересекают неполярную центральную область и разрывают связи между жирными кислотами гидрофобных хвостов.
  4. В результате процесса релаксации в целевой точке формируются новые стабильные связи и особая гемифузионная клеточная мембрана — общий фосфолипидный бислой.

Как проводилось лазерное соединение нейронов

  • Выбирались и выделялись клетки для соединения и приводились в контакт с использованием оптического пинцета таким образом, чтобы выступающий аксон одного нейрона коснулся сомы другого нейрона.
  • Клетки оставлялись на какое-то время, чтобы убедиться, что между ними не происходит естественного слияния, после чего они растаскивались оптическим пинцетом.
  • Затем нейроны опять сближали и при помощи фемтосекундных лазерных импульсов облучали область между аксоном и сомой клетки.
  • Для подтверждения соединения один из нейронов перемещался пинцетом внутрь подвески чашки:
    • было обнаружено, что все остальные нейроны следовали за ним, скручивались и поворачивались как одно целое.

Рис. 2 демонстрирует последовательность соединения одного нейрона к нескольким и создание цепочки нейронов с использованием фемтосекундных лазерных импульсов (стрелками обозначена связь аксона и сомы).

соединение цепочки нейронов лазером

  1. Присоединение двух Neuro2A клеток, где аксон клеток (I) прилагается к соме (II).
  2. Второй аксон Neuro2A (I) соединяется с сомой Neuro2A (III).
  3. Демонстрируется неразрывность новых связей при повороте соединенных клеток на 30° относительно прежнего положения.
  4. Определены и выделены две группы четырех P19 клеток.
  5. Аксон нейрона (I) вступил в контакт и был связан с сомой (II) с помощью фемтосекундных лазерных импульсов, и обе группы соединились.
  6. Положение цепочки после того, как ее повернули оптическим пинцетом.

Таким образом были прикреплены несколько групп нейронов.

Заключение

На протяжении всего наблюдения и проведенных манипуляция нервные клетки показали свою жизнеспособность и прочность крепления.

Фемтосекундный лазер-индуцированной способ соединения нейронов потенциально может обеспечить научный прорыв, который откроет новые горизонты в исследованиях влияния соединительных нейронов прямо перед или после травмы. Сохранение жизнеспособности нейронной сети позволит исследователям изучать новые сложные патофизиологические процессы, такие как нейрогенез, валлеровская дегенерация, сегментарная демиелинизации и дегенерация аксонов. Это позволит дальнейшее развитие новых методов лечения нервных травм и болезней.

(По материалам статьи научного журнала Nature. Scientific reports)

Видео: Взрослый нейрогенез

zaspiny.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.