Ang mga selula ng nerbiyos ay naibabalik

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Ang tanyag na pananalitang "Nerve cells ay hindi bumabawi" ay nakikita ng lahat mula pagkabata bilang isang hindi nababagong katotohanan. Gayunpaman, ang axiom na ito ay hindi hihigit sa isang gawa-gawa, at pinabulaanan ito ng bagong siyentipikong data.

Ang kalikasan ay naglalagay sa pagbuo ng utak ng isang napakataas na margin ng kaligtasan: sa panahon ng embryogenesis, isang malaking labis na mga neuron ang nabuo. Halos 70% sa kanila ay namamatay bago ipanganak ang isang bata. Ang utak ng tao ay patuloy na nawawalan ng mga neuron pagkatapos ng kapanganakan, sa buong buhay. Ang cell death na ito ay genetically programmed. Siyempre, hindi lamang mga neuron ang namamatay, kundi pati na rin ang iba pang mga selula ng katawan. Tanging ang lahat ng iba pang mga tisyu ay may mataas na regenerative na kapasidad, iyon ay, ang kanilang mga selula ay nahahati, pinapalitan ang mga patay.

Ang proseso ng pagbabagong-buhay ay pinaka-aktibo sa mga selula ng epithelium at hematopoietic organs (red bone marrow). Ngunit may mga selula kung saan ang mga gene na responsable para sa pagpaparami sa pamamagitan ng paghahati ay naharang. Bilang karagdagan sa mga neuron, kasama sa mga selulang ito ang mga selula ng kalamnan ng puso. Paano pinamamahalaan ng mga tao na mapanatili ang katalinuhan hanggang sa napakatanda, kung ang mga selula ng nerbiyos ay namatay at hindi na-renew?

Isa sa mga posibleng paliwanag: hindi lahat ng neuron ay "gumagana" nang sabay-sabay sa nervous system, ngunit 10% lamang ng mga neuron. Ang katotohanang ito ay madalas na binanggit sa tanyag at maging siyentipikong panitikan. Paulit-ulit kong kinailangan na talakayin ang pahayag na ito sa aking mga kasamahan sa loob at dayuhan. At wala sa kanila ang nakakaintindi kung saan nanggaling ang figure na ito. Anumang cell ay nabubuhay at "gumagana" sa parehong oras. Sa bawat neuron, ang mga proseso ng metabolic ay nagaganap sa lahat ng oras, ang mga protina ay synthesize, ang mga nerve impulses ay nabuo at ipinadala. Samakatuwid, iniiwan ang hypothesis ng "nagpahinga" na mga neuron, lumiko tayo sa isa sa mga katangian ng nervous system, lalo na, sa pambihirang plasticity nito.

Ang kahulugan ng plasticity ay ang mga function ng mga patay na nerve cells ay kinuha ng kanilang mga nakaligtas na "kasama", na lumalaki sa laki at bumubuo ng mga bagong koneksyon, na nagbabayad para sa mga nawala na pag-andar. Ang mataas, ngunit hindi walang katapusang kahusayan ng naturang kabayaran ay maaaring ilarawan ng halimbawa ng sakit na Parkinson, kung saan mayroong unti-unting pagkamatay ng mga neuron. Lumalabas na hanggang sa humigit-kumulang 90% ng mga neuron sa utak ang mamatay, ang mga klinikal na sintomas ng sakit (panginginig ng mga paa, limitasyon ng kadaliang kumilos, hindi matatag na lakad, demensya) ay hindi lilitaw, iyon ay, ang tao ay mukhang malusog. Nangangahulugan ito na maaaring palitan ng isang buhay na nerve cell ang siyam na patay.

Ngunit ang plasticity ng nervous system ay hindi lamang ang mekanismo na nagpapahintulot sa pagpapanatili ng katalinuhan sa isang hinog na katandaan. Ang kalikasan ay mayroon ding fallback - ang paglitaw ng mga bagong nerve cell sa utak ng mga adult na mammal, o neurogenesis.

Ang unang ulat sa neurogenesis ay lumitaw noong 1962 sa prestihiyosong siyentipikong journal Science. Ang artikulo ay pinamagatang "Are New Neurons Forming in the Brain of Adult Mammals?" Ang may-akda nito, si Propesor Joseph Altman mula sa Purdue University (USA), sa tulong ng isang electric current, ay sinira ang isa sa mga istruktura ng utak ng daga (ang lateral geniculate body) at nag-inject doon ng radioactive substance na tumagos sa mga bagong umuusbong na selula. Pagkalipas ng ilang buwan, natuklasan ng siyentipiko ang mga bagong radioactive neuron sa thalamus (bahagi ng forebrain) at cerebral cortex. Sa susunod na pitong taon, inilathala ni Altman ang ilang higit pang mga pag-aaral na nagpapatunay sa pagkakaroon ng neurogenesis sa utak ng mga adult na mammal. Gayunpaman, pagkatapos, noong 1960s, ang kanyang trabaho ay nagdulot lamang ng pag-aalinlangan sa mga neuroscientist, ang kanilang pag-unlad ay hindi sumunod.

At dalawampung taon lamang ang lumipas ang neurogenesis ay "muling natuklasan", ngunit nasa utak na ng mga ibon. Napansin ng maraming mananaliksik ng songbird na sa bawat panahon ng pag-aasawa, ang lalaking kanaryo na si Serinus canaria ay umaawit ng isang kanta na may bagong "tuhod". Bukod dito, hindi siya gumagamit ng mga bagong trill mula sa kanyang mga kapwa, dahil ang mga kanta ay na-update kahit na nakahiwalay. Sinimulan ng mga siyentipiko na pag-aralan nang detalyado ang pangunahing vocal center ng mga ibon, na matatagpuan sa isang espesyal na seksyon ng utak, at natagpuan na sa pagtatapos ng panahon ng pag-aasawa (sa mga canaries ito ay nangyayari noong Agosto at Enero), isang makabuluhang bahagi ng mga neuron ng namatay ang vocal center, malamang dahil sa sobrang functional load … Noong kalagitnaan ng dekada 1980, naipakita ni Propesor Fernando Notteboom mula sa Rockefeller University (USA) na sa mga adult na male canaries, ang proseso ng neurogenesis ay nangyayari sa vocal center nang palagian, ngunit ang bilang ng mga neuron na nabuo ay napapailalim sa pana-panahong pagbabagu-bago. Ang rurok ng neurogenesis sa mga canary ay nangyayari sa Oktubre at Marso, iyon ay, dalawang buwan pagkatapos ng mga panahon ng pag-aasawa. Kaya naman regular na ina-update ang "music library" ng mga kanta ng male canary.

Noong huling bahagi ng dekada 1980, natuklasan din ang neurogenesis sa mga amphibian ng may sapat na gulang sa laboratoryo ng siyentipikong Leningrad na si Propesor A. L. Polenov.

Saan nagmumula ang mga bagong neuron kung hindi naghahati ang mga selula ng nerbiyos? Ang pinagmulan ng mga bagong neuron sa parehong mga ibon at amphibian ay naging mga neuronal stem cell mula sa dingding ng ventricles ng utak. Sa panahon ng pag-unlad ng embryo, ito ay mula sa mga cell na ito na ang mga cell ng nervous system ay nabuo: mga neuron at glial cells. Ngunit hindi lahat ng stem cell ay nagiging mga selula ng nervous system - ang ilan sa kanila ay "nagtatago" at naghihintay sa mga pakpak.

Ipinakita na ang mga bagong neuron ay nagmumula sa mga stem cell ng adult organism at sa lower vertebrates. Gayunpaman, tumagal ng halos labinlimang taon upang patunayan na ang isang katulad na proseso ay nangyayari sa mammalian nervous system.

Ang mga pag-unlad sa neuroscience noong unang bahagi ng 1990s ay humantong sa pagtuklas ng mga "newborn" neuron sa utak ng mga adult na daga at daga. Karamihan sa mga ito ay natagpuan sa mga sinaunang bahagi ng utak: ang mga olfactory bulbs at ang hippocampal cortex, na pangunahing responsable para sa emosyonal na pag-uugali, pagtugon sa stress, at regulasyon ng mga sekswal na function ng mammalian.

Tulad ng sa mga ibon at lower vertebrates, sa mga mammal, ang mga neuronal stem cell ay matatagpuan malapit sa lateral ventricles ng utak. Ang kanilang pagbabago sa mga neuron ay napakatindi. Sa mga daga na nasa hustong gulang, humigit-kumulang 250,000 neuron ang nabubuo mula sa mga stem cell bawat buwan, na pinapalitan ang 3% ng lahat ng neuron sa hippocampus. Ang habang-buhay ng naturang mga neuron ay napakataas - hanggang 112 araw. Ang mga neuronal stem cell ay naglalakbay nang malayo (mga 2 cm). Nagagawa rin nilang lumipat sa olfactory bulb, na nagiging mga neuron doon.

Ang mga olfactory bulbs ng utak ng mammalian ay may pananagutan para sa pang-unawa at pangunahing pagproseso ng iba't ibang mga amoy, kabilang ang pagkilala sa mga pheromones - mga sangkap na sa kanilang kemikal na komposisyon ay malapit sa mga sex hormone. Ang sekswal na pag-uugali sa mga daga ay pangunahing kinokontrol ng paggawa ng mga pheromones. Ang hippocampus ay matatagpuan sa ilalim ng cerebral hemispheres. Ang mga pag-andar ng kumplikadong istraktura na ito ay nauugnay sa pagbuo ng panandaliang memorya, ang pagsasakatuparan ng ilang mga emosyon at pakikilahok sa pagbuo ng sekswal na pag-uugali. Ang pagkakaroon ng patuloy na neurogenesis sa olpaktoryo na bombilya at hippocampus sa mga daga ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sa mga rodent ang mga istrukturang ito ay nagdadala ng pangunahing functional load. Samakatuwid, ang mga nerve cell sa kanila ay madalas na namamatay, na nangangahulugang kailangan nilang i-renew.

Upang maunawaan kung anong mga kondisyon ang nakakaimpluwensya sa neurogenesis sa hippocampus at olfactory bulb, si Propesor Gage mula sa Salk University (USA) ay nagtayo ng isang miniature na lungsod. Ang mga daga ay naglaro doon, nagsagawa ng pisikal na edukasyon, naghahanap ng mga labasan mula sa mga labirint. Ito ay lumabas na sa "urban" na mga daga, ang mga bagong neuron ay lumitaw sa isang mas malaking bilang kaysa sa kanilang mga passive na kamag-anak, na nahulog sa isang nakagawiang buhay sa isang vivarium.

Ang mga stem cell ay maaaring alisin mula sa utak at ilipat sa ibang bahagi ng sistema ng nerbiyos, kung saan sila ay nagiging mga neuron. Si Propesor Gage at ang kanyang mga kasamahan ay nagsagawa ng ilang katulad na mga eksperimento, ang pinakakahanga-hanga kung saan ay ang mga sumusunod. Ang isang seksyon ng tisyu ng utak na naglalaman ng mga stem cell ay inilipat sa nasirang retina ng mata ng daga. (Ang panloob na dingding ng mata na sensitibo sa liwanag ay may "kinakabahan" na pinagmulan: binubuo ito ng mga binagong neuron - mga rod at cone. Kapag nasira ang layer na sensitibo sa liwanag, nabulag ang pagkabulag.) Ang mga inilipat na brain stem cell ay naging mga retinal neuron., ang kanilang mga proseso ay umabot sa optic nerve, at ang daga ay muling nakakuha ng paningin! Bukod dito, kapag inilipat ang mga stem cell ng utak sa isang buo na mata, walang mga pagbabagong naganap sa kanila. Marahil, kapag ang retina ay nasira, ang ilang mga sangkap ay ginawa (halimbawa, ang tinatawag na mga kadahilanan ng paglago) na nagpapasigla sa neurogenesis. Gayunpaman, ang eksaktong mekanismo ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hindi pa rin malinaw.

Ang mga siyentipiko ay nahaharap sa gawain ng pagpapakita na ang neurogenesis ay nangyayari hindi lamang sa mga rodent, kundi pati na rin sa mga tao. Sa layuning ito, ang mga mananaliksik sa ilalim ng patnubay ni Propesor Gage kamakailan ay nagsagawa ng kahindik-hindik na gawain. Sa isa sa mga American oncological clinic, ang isang pangkat ng mga pasyente na may mga malignant na neoplasma na walang lunas ay kumuha ng chemotherapeutic na gamot na bromodioxyuridine. Ang sangkap na ito ay may mahalagang ari-arian - ang kakayahang maipon sa mga naghahati na selula ng iba't ibang mga organo at tisyu. Ang bromodioxyuridine ay isinama sa DNA ng mother cell at iniimbak sa mga daughter cell pagkatapos hatiin ang mga cell ng ina. Ipinakita ng pananaliksik sa patolohiya na ang mga neuron na naglalaman ng bromodioxyuridine ay matatagpuan sa halos lahat ng bahagi ng utak, kabilang ang cerebral cortex. Kaya ang mga neuron na ito ay mga bagong selula na lumitaw mula sa stem cell division. Ang paghahanap ay walang pasubali na nakumpirma na ang proseso ng neurogenesis ay nangyayari din sa mga matatanda. Ngunit kung sa mga rodents ang neurogenesis ay nangyayari lamang sa hippocampus, kung gayon sa mga tao, malamang na maaari nitong makuha ang mas malawak na mga lugar ng utak, kabilang ang cerebral cortex. Ipinakita ng mga kamakailang pag-aaral na ang mga bagong neuron sa utak ng may sapat na gulang ay maaaring mabuo hindi lamang mula sa mga neuronal stem cell, ngunit mula sa mga stem cell ng dugo. Ang pagkatuklas ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nagdulot ng euphoria sa mundo ng siyentipiko. Gayunpaman, ang publikasyon sa journal na "Nature" noong Oktubre 2003 ay pinalamig ang masigasig na isipan sa maraming paraan. Ito ay lumabas na ang mga stem cell ng dugo ay talagang tumagos sa utak, ngunit hindi sila nagiging mga neuron, ngunit sumanib sa kanila, na bumubuo ng mga binuclear na selula. Pagkatapos ang "lumang" nucleus ng neuron ay nawasak, at ito ay pinalitan ng "bagong" nucleus ng stem cell ng dugo. Sa katawan ng daga, ang mga stem cell ng dugo ay pangunahing sumanib sa mga higanteng selula ng cerebellum - mga selulang Purkinje, bagama't ito ay bihirang mangyari: kakaunti lamang ang mga pinagsanib na selula na matatagpuan sa buong cerebellum. Ang mas matinding pagsasanib ng mga neuron ay nangyayari sa atay at kalamnan ng puso. Hindi pa malinaw kung ano ang kahulugan ng physiological dito. Ang isa sa mga hypotheses ay ang mga stem cell ng dugo ay nagdadala ng bagong genetic material, na, pagpasok sa "lumang" cerebellar cell, ay nagpapahaba ng buhay nito.

Kaya, ang mga bagong neuron ay maaaring lumabas mula sa mga stem cell kahit na sa pang-adultong utak. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay malawakang ginagamit upang gamutin ang iba't ibang mga sakit na neurodegenerative (mga sakit na sinamahan ng pagkamatay ng mga neuron sa utak). Ang mga paghahanda ng stem cell para sa paglipat ay nakukuha sa dalawang paraan. Ang una ay ang paggamit ng mga neuronal stem cell, na sa parehong embryo at nasa hustong gulang ay matatagpuan sa paligid ng ventricles ng utak. Ang pangalawang diskarte ay ang paggamit ng mga embryonic stem cell. Ang mga cell na ito ay matatagpuan sa inner cell mass sa isang maagang yugto ng pagbuo ng embryo. Nagagawa nilang mag-transform sa halos anumang cell sa katawan. Ang pinakamalaking hamon sa pagtatrabaho sa mga embryonic cell ay ang pagpapalit sa kanila sa mga neuron. Ginagawang posible ng mga bagong teknolohiya na gawin ito.

Ang ilang mga ospital sa Estados Unidos ay nakabuo na ng "mga aklatan" ng mga neuronal stem cell na nakuha mula sa embryonic tissue, at inililipat sa mga pasyente. Ang mga unang pagtatangka sa paglipat ay nagbubunga ng mga positibong resulta, bagaman ngayon ay hindi malulutas ng mga doktor ang pangunahing problema ng naturang mga transplant: ang laganap na pagpaparami ng mga stem cell sa 30-40% ng mga kaso ay humahantong sa pagbuo ng mga malignant na tumor. Wala pang nahanap na paraan upang maiwasan ang side effect na ito. Ngunit sa kabila nito, ang stem cell transplant ay walang alinlangan na isa sa mga pangunahing diskarte sa paggamot ng mga sakit na neurodegenerative tulad ng Alzheimer's at Parkinson's, na naging salot ng mga maunlad na bansa.