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.
Клетка является стержнем биологического организма. Нервная система человека состоит из клеток головного и спинного мозга (нейронов). Они весьма многообразны по строению, обладают огромным количеством различных функций, направленных на существование человеческого организма как биологического вида.
В каждом нейроне одновременно протекают тысячи реакций, направленных на поддержание обмена веществ самой нервной клетки и осуществление ее главных функций - обработки и анализа огромного массива поступающей информации, а также генерации и отправки команд другим нейронам, мышцам, различным органам и тканям организма. Слаженная работа сочетаний нейронов коры головного мозга составляет основу мышления и сознания.
Функции клеточной мембраны
Важнейшими структурными компонентами нейронов, как и любых других клеток, являются клеточные мембраны. Они имеют обычно многослойное строение и состоят из особого класса жировых соединений - фосфолипидов, а также из пронизывающих их белков.Роль мембран весьма разнообразна. Мембраны отделяют внутреннее содержимое клетки от окружающей среды, регулируя обмен между клеткой и средой (барьерная и транспортная функции), разделяют клетку на специализированные замкнутые отсеки (органеллы), выполняющие собственные особые функции. 
Мембраны поддерживают уникальную трехмерную пространственную структуру клеток и их взаимодействие с другими клетками. Они выполняют также рецепторные функции, воспринимая с помощью особых белковых молекул (рецепторов) сигналы окружающей среды.
На поверхности клеточных мембран и в органеллах клеток протекают разнообразные ферментативные реакции, важнейшие из которых сопровождаются синтезом молекул АТФ - универсального клеточного "топлива", энергетического субстрата ферментативных реакций. АТФ синтезируется в особых органеллах - митохондриях, являющихся "энергетическими станциями" клетки.
Клеточные мембраны содержат особые белки (антигены), являющиеся уникальными опознавательными маркерами. С помощью антигенов клетки могут распознавать другие клетки и действовать согласованно с ними, например, при формировании органов и тканей.
Это же позволяет иммунной системе различать антигены "чужих" клеток. Наконец, клеточные мембраны нейронов обладают способностью генерировать и проводить электрические импульсы.
Патологические процессы, лежащие в основе повреждения и гибели нервных клеток, имеют универсальный характер. При любых повреждениях нейронов страдают клеточные мембраны, что приводит к нарушению их разнообразных функций, в первую очередь механической, барьерной и транспортной.
Разрушаются ферментные системы, накапливаются недоокисленные продукты обмена, что сопровождается активацией так называемого перекисного окисления липидов (ПОЛ) и нарушением синтеза "клеточного топлива" - АТФ. Резко ускоряются темпы программируемой гибели клеток (апоптоза).
В условиях повреждения нейронов возникает дефицит фосфолипидов, и клетки начинают усиленно потреблять фосфолипиды из мембран, замыкая, таким образом, своеобразный "порочный круг".
Распад клеточных мембран усугубляет повреждение клеток и ускоряет их гибель. Клетки будто "пожирают" сами себя; этот процесс носит название аутоканнибализм.
Травматическое повреждение мозга, инфекции, воздействие токсинов, аутоиммунные реакции, кровоизлияние и отек мозга оказывают разрушающее действие на мембранные структуры.
Особое значение имеет недостаток кислорода (ишемия или гипоксия). Ишемическое повреждение нейронов имеет место при нарушении кровоснабжения мозга. Острая ишемия мозга развивается при удушении. 
Частыми причинами ишемии мозга являются закупорка мозговых сосудов атеросклеротическими бляшками или тромбами, резкий спазм и отек стенок сосудов при гипертонических кризах. Развивающееся повреждение мозга - ишемический инсульт - часто носит необратимый характер.
Общее кислородное голодание мозга (гипоксия) развивается при малокровии (анемии), дыхательной и сердечной недостаточности (при заболеваниях легких и сердца, наркозе), отравлениях (яркий пример - интоксикация цианистым калием или угарным газом), резком снижении содержания кислорода во вдыхаемом воздухе (в высокогорье или в закрытом помещении), при чрезмерных физических нагрузках (у спортсменов и при тяжелой физической работе), при патологической беременности и родах (гипоксия плода), продолжительных судорогах (эпилепсия).
Повреждение и гибель нервных клеток определенных отделов мозга происходят у пациентов, страдающих разнообразными нейродегенеративными заболеваниями мозга, такими как болезнь Паркинсона, хорея Гентингтона, болезнь Альцгеймера и др. Многие из этих заболеваний имеют генетический характер и передаются по наследству.
Приведенное выше перечисление причин повреждения клеток мозга позволяет со всей серьезностью оценить актуальность данной проблемы в современной практической неврологии.
Несомненно, важнейшее значение имеет исключение действия непосредственных патологических агентов, ведущих к повреждению мозговой ткани, профилактика заболеваний нервной системы. Но что можно сделать в тех случаях, когда болезнь всё же развилась?
Препарат для восстановления клеток головного мозга - Цераксон
К счастью, современная нейрофармакология всё чаще предоставляет врачам и их пациентам возможности восстановления функций поврежденных нейронов и предотвращения их дальнейшей гибели, даже в условиях продолжающегося воздействия патологических факторов.В этой связи необходимо упомянуть современный препарат для восстановление клеток мозга Цераксон, обладающий рядом уникальных свойств. Цераксон (МНН цитиколин) представляет собой вещество, являющееся химическим предшественником фосфатидилхолина. Последний является фосфолипидом, входящим в состав мембран всех нервных клеток.
Главным механизмом действия Цераксона является его способность с лихвой восполнять запас фосфолипидов в клетке, утраченных вследствие повреждения ее мембран либо в процессе начавшегося "аутоканнибализма". Это способствует восстановлению поврежденных мембран клеток, подавлению реакций ПОЛ и апоптоза.
Даже в условиях продолжающейся гипоксии и ишемии клеточные мембраны при помощи Цераксона продолжают функционировать и выполнять свои функции.
При устранении же патологического фактора (ишемии, гипоксии, токсического и травматического воздействия и т.д.) Цераксон способствует ускоренному восстановлению нарушенных функций нервной ткани, нормализации всех обменных и ферментативных процессов в нейронах.
Кроме того, Цераксон улучшает микроциркуляцию в тканях мозга и благотворно действует на стенки мозговых сосудов, препятствуя образованию в них тромбов. В остром периоде инсульта препарат уменьшает объем поврежденной мозговой ткани, улучшает генерацию биопотенциалов нейронами.
Показания к применению Цераксона
Таким образом, Цераксон эффективен при сосудистых заболеваниях мозга. При черепно-мозговой травме препарат уменьшает длительность коматозного периода и выраженность неврологических симптомов. Это доказано рядом клинических исследований.Цераксон эффективен при хронической гипоксии мозга, способствует улучшению памяти, устраняет эмоциональную лабильность, безынициативность, трудности при выполнении повседневных действий и самообслуживании.
По данным клинических наблюдений, Цераксон также весьма эффективен в лечении неврологических расстройств и нарушений интеллекта и памяти при нейродегенеративных заболеваниях. В целом, учитывая значение цитиколина в нейрофизиологии, области применения Цераксона в клинической неврологической практике весьма широки.
Цераксон выпускается в виде различных лекарственных форм - раствора для приема внутрь и раствора для внутривенного и внутримышечного введения. Препарат обычно хорошо переносится пациентами, обладая минимумом побочных эффектов.
Появление таких современных лекарственных препаратов, как Цераксон, основано на современных достижениях нейрохимии и фармакологии и дает надежду специалистам-неврологам и пациентам на успех в борьбе с самыми грозными неврологическими заболеваниями.
Эффективность и безопасность применения Цераксона в острый и восстановительный период ишемического и геморрагического инсульта, а также при черепно-мозговых травмах доказаны в многочисленных исследованиях. Цераксон в течение десятилетий широко используется в лечении множества видов когнитивных расстройств.
Результаты наиболее значимых контролируемых клинических исследований показали, что препарат эффективен в лечении когнитивных расстройств и нарушений поведения у пациентов как с сосудистыми, так и с нейродегенеративными заболеваниями мозга.
Доктор медицинских наук В. ГРИНЕВИЧ.
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.
Схематическое изображение нервной клетки, или нейрона, которая состоит из тела с ядром, одного аксона и нескольких дендритов.
Нейроны отличаются друг от друга по размеру, разветвленности дендритов и длине аксонов.
Понятие "глии" включает все клетки нервной ткани, не являющиеся нейронами.
Нейроны генетически запрограммированы на миграцию в тот или иной отдел нервной системы, где с помощью отростков они устанавливают связи с другими нервными клетками.
Погибшие нервные клетки уничтожаются макрофагами, попадающими в нервную систему из крови.
Этапы образования нервной трубки в зародыше человека.
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.
"Наука и жизнь" о стволовых клетках:
Белоконева О., канд. хим. наук. Запрет для нервных клеток. - 2001, № 8.
Белоконева О., канд. хим. наук. Праматерь всех клеток. - 2001, № 10.
Смирнов В., акад. РАМН, член-корр. РАН. Восстановительная терапия будущего. - 2001, № 8.
56927Помните фразу про то, что нервные клетки не восстанавливаются? Так ли это на самом деле? Есть ли у клеток нашего мозга способность к регенерации? Заменяются ли поврежденные или погибшие клетки новыми? Сколько вообще должно быть таких клеток? Отвечаем на эти вопросы подробнее с помощью последних научных исследований.
Почему считалось, что нервные клетки не могут восстанавливаться?
Один из выдающихся ученых-гистологов (а это наука именно о клетках нашего тела), Рамон-и-Кахаль, еще в 1913 году пришел к выводу, что клетки мозга не могут восстанавливаться, так как у взрослого человека прекращается их развитие и образование новых. Действительно, нейроны (клетки мозга) составляют устоявшиеся цепи, и если бы эти цепи имели способность меняться из-за того, что появляются новые нейроны, это вызвало бы изменения и в мозгу, и в нервной системе в целом.
Это утверждение легло в основу всей нейробиологии, ему верили десятки лет подряд. Ученые так увлеклись этой догмой, что «пропустили» в середине 60-х годов открытие нейрогенеза - образования новых клеток, которое не зависит от возраста . В то время опыты проводились на крысах, и только в конце 90-х годов к этому открытия вернулся Петер Эриксон, который доказал, что абсолютно те же процессы происходят и в мозге человека разумного.
Как восстанавливаются нейроны?
Нейроны могут синтезироваться не во всем мозге, а только в определенной извилине гиппокампа и в той доле, которая отвечает за обоняние. С возрастом образование новых клеток действительно замедляется, ведь активнее всего оно будет в период роста и развития организма. Но факт остается фактом: новые мозговые клетки появляются и после 40-50 лет, пусть и медленнее.
К примеру, канадские ученые провели томографию для группы монахинь очень преклонного возраста (около 100 лет). Томограф не выявил никаких признаков старческого слабоумия. Все дело, по мнению ученых, в позитивном мышлении монахинь, ведь они живут по устоявшимся обычаям и вполне довольны ходом вещей, а еще учатся смирению и доброте, и стараются изменить жизнь других к лучшему. Такие моральные устои позволяют быть намного менее подверженными стрессу, чем это происходит у мирских людей. А именно стресс, по мнению тех же ученых из Канады, и является разрушителем и уничтожителем нервных клеток, он подавляет способность тканей мозга к регенерации и восстановлению.
Известный профессор Гарольд Хотер из Германии также провел исследование, доказывающее, что более всего восстановлению нейронов в мозгу способствует решенная проблема, которая изначально и привела к стрессу. Осознание того, что этой проблемы больше нет, заставляет нервную систему расслабиться по максимуму и активизировать восстановительные процессы в тканях мозга. Стимулировать процесс образования новых клеток можно также, изучая что-то новое, черпая новую информацию, даже в преклонном возрасте.
Интересные факты об образовании нейронов
Другие ученые, из Швеции, провели исследование, подтверждающее, что количество новых нейронов, образованных за день, может достигать 700 клеток. Как они пришли к такому выводу? Им помогли… ядерные испытания! Они проводились в 50-е годы, а примерно с 1960-х годов ядерные бомбы запретили. Но с тех пор, как в атмосферу уже был выброшен радиоактивный углерод-14, он успел проникнуть в мозг живущих в то время людей и «встроиться» в цепочки ДНК клеток, в том числе и клеток мозга. И по нему можно было определить, что клетки рождались постоянно, появлялись новые, в которых углерода не было. Стало возможным определить и количество - так ученые и вывели примерную цифру в 700 нейронов в день. Еще один интересный факт: вы задумывались, почему мы не помним свое детство? И наоборот, почему пожилые люди часто вспоминают то, что было очень давно, а не то, что произошло вчера? Все дело в тех же нервных клетках. Воспоминания вытесняются из памяти с образованием новых нейронов, чистых, на которые еще ничего «не записано». А в зрелом возрасте, как мы уже сказали выше, рост нейронов замедляется, в мозгу остается больше старых клеток с «записями».
Всем известно такое крылатое выражение, как «нервные клетки не восстанавливаются». Его абсолютно все люди с самого детства воспринимают в качестве непреложной истины. Но на самом же деле эта существующая аксиома является не более чем простым мифом, так как новые научные данные в результате проведенных исследований ее полностью опровергают.
Эксперименты над животными
Каждый день в человеческом организме погибает множество нервных клеток. А за год мозг человека может потерять до одного процента и даже больше от общего их числа, и этот процесс запрограммирован самой природой. Поэтому восстанавливаются ли нервные клетки или нет - вопрос, волнующий многих.
Если провести эксперимент над низшими животными, к примеру, над круглыми червями, то у них совсем отсутствует какая-либо гибель нервных клеток. Другой вид червей, аскарида, имеет сто шестьдесят два нейрона при рождении, и умирает с таким же их количеством. Подобная картина и у многих других червей, моллюсков и насекомых. Из этого можно сделать вывод, что нервные клетки восстанавливаются.
Число и принцип расположения нервных клеток у этих низших животных твердо заданы генетическим образом. При этом особи, имеющие неправильную нервную систему, очень часто просто не выживают, но четкие ограничения в структуре нервной системы не позволяют таким животным учиться и изменять свое привычное поведение.
Неизбежность гибели нейронов, или почему нервные клетки не восстанавливаются?
Человеческий организм, если сравнивать его с низшими животными, рождается уже с большим преобладанием нейронов. Этот факт запрограммирован с самого начала, так как природой закладывается в мозг человека огромный потенциал. Абсолютно все нервные клетки мозга случайным образом развивают большое количество связей, однако, прикрепляются только те из них, которые применяются при обучении.
Восстанавливаются ли нервные клетки - очень актуальный вопрос во все времена. Нейроны образуют точку опоры или связь с остальными клетками. Потом организмом производится твердый отбор: умерщвляются нейроны, которые не образовывают достаточного числа связей. Их количество является показателем уровня активности нейронов. В том случае, когда они отсутствуют, нейрон не принимает участия в процессе обработки информации.
Присутствующие нервные клетки в организме и без того являются довольно дорогими по степени наличия кислорода и питательных веществ (по сравнению с большинством других клеток). Кроме того, они употребляют множество энергии даже в те моменты, когда человек отдыхает. Именно поэтому человеческий организм избавляется от свободных неработающих клеток, и восстанавливаются нервные клетки.
Интенсивность гибели нейронов у детей
Большинство нейронов (семьдесят процентов), которые заложены еще в эмбриогенезе, погибают еще до непосредственного рождения младенца. И этот факт считается полностью нормальным, так как именно в этом детском возрасте уровень способности к
Обучению должен быть максимальным, поэтому мозг должен иметь самые значительные резервы. Они, в свою очередь, в процессе обучения постепенно сокращаются, и соответственно, снижается нагрузка на весь организм в целом.
Другими словами, чрезмерное количество нервных клеток является необходимым условием для обучения и для многообразия возможных вариантов процессов развития человека (его индивидуальность).
Пластичность заключается в том, что многочисленные функции умерших нервных клеток ложатся на оставшиеся живые, которые увеличивают свои размеры и образуют уже новые связи, при этом компенсируют потерянные функции. Интересный факт, но одна живая нервная клетка заменяет собой девять умерших.
Значение возраста
Во взрослом возрасте гибель клеток продолжается не так стремительно. Но когда мозг не нагружается новой информацией, то он оттачивает старые присутствующие навыки и сокращает число нервных клеток, которые необходимы для их реализации. Таким образом, клетки будут уменьшаться, а связи их с остальными клетками - увеличиваться, что является совершенно нормальным процессом. Поэтому вопрос о том, почему нервные клетки не восстанавливаются, отпадет сам собой.
У пожилых людей нейроны в мозгу присутствуют в существенном меньшем количестве, чем, скажем, у младенцев или молодых. При этом соображать они могут значительно быстрее и намного больше. Так происходит благодаря тому, что в простроенной при обучении архитектуре присутствует отличная связь между нейронами.
В старости, к примеру, если отсутствует обучение, человеческий мозг и весь организм начинают специальную программу свёртывания, другими словами - процесс старения, который приводит к смерти. При этом, чем меньше уровень востребованности в различных системах организма или физические и интеллектуальные нагрузки, а также, если присутствует движения и общения с остальными людьми, тем быстрее будет процесс. Вот почему требуется постоянно осваивать новую информацию.
Нервные клетки способны восстанавливаться
Сегодня установлено наукой, что нервные клетки восстанавливаются и генерируются сразу в трех местах организма человека. Они не возникают в процессе деления (по сравнению с другими органами и тканями), а появляются при нейрогенезе.
Это явление является самым активным в период внутриутробного развития. Оно берет начала с деления предшествующих нейронов (стволовых клеток), впоследствии проходящих миграцию, дифференциацию и в результате образующих в полной мере работающий нейрон. Поэтому на вопрос о том, нервные клетки восстанавливаются или нет, можно ответить, что да.
Понятие нейрона
Нейрон представляет собой особенную клетку, у которой есть свои отростки. Они имеют длинные и короткие размеры. Первые носят название «аксоны», а вторые, более разветвленные, — «дендриты». Любые нейроны провоцируют генерацию нервных импульсов и передают их к соседним клеткам.
Средние диаметры тел нейронов равны примерно одной сотой миллиметра, а общее число таких клеток в головном мозге человека составляет порядком сто миллиардов штук. При этом если все тела присутствующих в организме нейронов мозга построить в одну сплошную линию, ее длина будет ровняться тысяче километров. Нервные клетки восстанавливаются или нет - вопрос, волнующих многих ученых.
Человеческие нейроны отличаются друг от друга по своим размерам, уровню разветвленности присутствующих дендритов, а также длине аксонов. Наиболее длинные аксоны имеют размер, равный одному метру. Они являются аксонами огромных пирамидных клеток в коре больших полушарий. Тянутся они непосредственно к нейронам, расположенным в нижних отделах спинного мозга, которые контролируют всю двигательную активность туловища и мышц конечностей.
Немного истории
В первый раз новость о присутствии новых нервных клеток у взрослого организма млекопитающих услышали в 1962 году. Однако в то время результаты эксперимента Джозефа Олтмана, которые были опубликованы в журнале «Science», народ не воспринял слишком серьезно, поэтому нейрогенез тогда не был признан. Случилось это почти двадцать лет спустя.
С того самого времени прямые доказательства того, что нервыне клетки восстанавливаются, были зафиксированы у птиц, амфибий, грызунов и других животных. Позже в 1998 году ученые смогли продемонстрировать появление новых нейронов у человека, чем доказали непосредственное существование в головном мозге нейрогенеза.
Сегодня исследование такого понятия, как нейрогенез, является одним из главных направлений среди нейробиологии. Многие ученые находят в нем огромный потенциал, чтобы лечить дегенеративные заболевания нервной системы (болезнь Альцгеймера и Паркинсона). Кроме того, многих специалистов действительно волнует вопрос, как восстанавливаются нервные клетки.
Миграция стволовых клеток в организме
Установлено, что у млекопитающих, также как у низших позвоночных животных и птиц, стволовые клетки находятся в непосредственной близости с боковыми желудочками мозга. Их превращение в нейроны проходит довольно сильно. Так, к примеру, у крыс за один месяц из имеющихся у них в мозгу стволовых клеток получается примерно двести пятьдесят тысяч нейронов. Уровень продолжительности жизни подобных нейронов довольно высок и составляет порядком ста двенадцати дней.
Кроме того, доказано не только то, что восстановление нервных клеток вполне реально, но и то, что стволовые клетки способны мигрировать. В среднем они преодолевают путь, равный двум сантиметрам. А в том случае, когда они находятся в обонятельной луковице, то перевоплощаются там уже в нейроны.
Перемещение нейронов
Стволовые клетки вполне можно достать из мозга и поместить совершенно в другое место нервной системы, в котором они станут нейронами.
Сравнительно недавно были проведены специальные исследования, которые показали, что новые нервные клетки в мозге взрослого человека могут появляться не только из нейрональных клеток, но из стволовых соединений в крови. Но такие клетки не могут превращаться в нейроны, они только способны сливаться с ними, при этом образуя другие двухъядерные компоненты. После этого прежние ядра нейронов разрушаются и замещают новые.
Неспособность нервных клеток погибать от стресса
Когда присутствует какой-либо стресс в жизни человека, клетки могут гибнуть совсем не от избыточного напряжения. Они вообще не имеют способности погибать от любой
перегрузки. Нейроны могут просто тормозить свою непосредственную деятельность и отдыхать. Поэтому восстановление нервных клеток головного мозга все-таки возможно.
Нервные клетки погибают от развивающегося недостатка различных питательных веществ и витаминов, а также вследствие нарушения процесса кровоснабжения в тканях. Как правило, они приводят в результате к интоксикации и гипоксии организма благодаря продуктам жизнедеятельности, а еще из-за употребления разнообразных лекарственных средств, крепких напитков (кофе и чай), курения, принятия наркотиков и алкоголя, а также при существенных физических нагрузках и перенесенных инфекционных болезнях.
Как восстановить нервные клетки? Это очень просто. Для этого достаточно все время и непрерывно учиться и развивать большую уверенность в себе, получая крепкие связи эмоций со всеми близкими людьми.
