Революция в голове. Как новые нервные клетки омолаживают мозг - Кемперманн Герд

Существует вид эпилепсии, при котором судорожные припадки берут начало в гиппокампе. Эпилепсия считается очень распространенным диагнозом, но на самом деле он объединяет под собой множество совершенно различных заболеваний. Их общая черта – приступообразные эпизоды разряда нейронов. Обычно приступы проявляются в моторных явлениях, которые нам знакомы по «судорожным припадкам», но встречаются и совершенно иные симптомы, также в форме приступов, иногда и психического свойства. Вид симптома всегда зависит от того, где эпилепсия (или приступ) берет свое начало. Если это происходит в гиппокампе, они могут принимать очень сложные формы, поскольку он сам обладает сложными функциями. Эпилепсию с очагом в гиппокампе и прилегающих к нему областях называют височной, поскольку все это происходит в височной доле мозга. Контролировать такую эпилепсию может быть очень трудно. Большинство больных сегодня успешно получают медикаментозное лечение; многим при этом удается полностью свести приступы на нет. Но бывает, что никакие средства не действуют, и тогда приходит черед хирургов, которые удаляют очаг заболевания (его также называют «фокусом»). В частности, это случилось с пациентом H.M., только тогда такая операция была смелым единичным экспериментом, и отважный хирург, совершивший ее, еще не мог знать, что удалять оба гиппокампа ни в коем случае нельзя, иначе можно получить полную потерю способности к обучению. Человек прекрасно обходится одним гиппокампом, но без двух уже не справляется, поэтому в современной практике хирургического лечения эпилепсии больше одного гиппокампа никогда не удаляют.

Ткани, содержавшие очаг, хирург передает неврологу-патологу, чтобы тот проверил, не была ли причиной болезни опухоль, а ученые с согласия пациента могут использовать все остальное, чтобы получить стволовые клетки. Ведь без последних нейрогенез взрослых невозможен. Они составляют необходимое условие данного процесса, поэтому, когда доказали, что в человеческом мозге есть стволовые клетки, это послужило косвенным аргументом в пользу нейрогенеза взрослых.

С годами из исследований на мышах и крысах стало понятно, как именно развиваются нейроны во взрослом мозге. Чтобы выяснить, какие из так называемых маркеров, по выражению ученых, «экспрессируются» (синтезируются) в процессе нейрогенеза взрослых, помимо методической сноровки и терпеливости, требовалась сила воображения: на основании статичной картины, которую дает зафиксированный препарат ткани под микроскопом, нужно было определить процесс для использования в эксперименте. Маркеры – это особые молекулы, чаще всего белки (протеины), которые позволяют идентифицировать клетку или какое-то ее конкретное состояние. В ходе развития синтезируются самые разнообразные комбинации маркеров. Белки на каждой стадии и в каждом состоянии клетки выполняют узкоспециализированные функции. Из состава белков и их комбинаций можно сделать самые точные, детальные выводы.

Так, стволовые клетки, с которых начинается процесс клеточного развития, характеризуются работой определенных генов, именуемых генами стволовых клеток. Благодаря им такие клетки остаются недифференцированными, сохраняя возможность дальнейшего развития по любому пути[10]. Примеры таких генов – Sox2 и нестин. Кстати, в качестве названий генов используют странные обозначения, иногда совершенно фантастические, а иногда очень техничные; их часто употребляют в виде сокращений и аббревиатур. На самом деле это всего лишь названия, и не следует слишком задумываться об их возможных буквальных значениях. Как правило, они складываются исторически и часто сохраняются, даже если оказалось, что, помимо локализации или функции, давших гену имя, существует большое количество другой важной информации о нем или что они вообще определены неверно. Такие названия нужно воспринимать просто как обозначения, не следует пытаться интерпретировать их. Sox2 означает «SRY-box-containing gene 2» (ген, содержащий SRY-бокс 2), а SRY, в свою очередь, – это «sex-determining region Y» (определяющий пол регион Y). Даже для тех, кто постоянно имеет дело с данным геном и белком, который он кодирует, его название перестало быть интуитивно понятным или стало совершенно нечитаемым; при этом оно вообще не содержит никакого указания на то, что речь идет о важнейшем гене стволовых клеток.

Стволовые клетки предрасположены к делению, поэтому в них можно найти множество белков, связанных с этим процессом и с клеточным циклом. Готовому же нейрону они, как и множество другого белкового строительного материала, уже не нужны (даже если учесть, что некоторые белки ведут себя коварно и в зависимости от момента времени и от ситуации выполняют совершенно различные функции). В отличие от делящейся стволовой клетки, нейрон содержит все те белки, которые требуются, чтобы перерабатывать и передавать дальше электрическое возбуждение и выделять нейромедиаторы – они обеспечивают связь с соседней нервной клеткой. Клетка крови обладает иными свойствами, чем мышечная или костная, и, соответственно, каждой из них понадобится свой собственный набор всевозможных молекул; то же самое можно сказать о клетках одного и того же типа, но находящихся на разных этапах развития. Чтобы превратиться в нейрон, стволовая клетка проходит длинный путь, при этом ее свойства неоднократно коренным образом изменяются. По мере развития она все меньше становится похожа на стволовую клетку и все больше на нервную. Это сложный процесс, он подчиняется жесткой генетической программе. Поскольку здесь все очень четко определено, исследование белков, содержащихся в клетке, позволяет получить огромное количество информации.

Исследуя нейрогенез взрослых у мышей и крыс, ученые установили, что при образовании новых нервных клеток всегда присутствует белок под названием даблкортин, сокращенно DCX. Он синтезируется в течение некоторого времени, когда клетка выходит из фазы стволовой и начинается созревание нейрона. Этот белок, вероятно, играет некоторую роль в миграции клеток к месту назначения[11]. Он иногда описывается как своего рода дестабилизатор внутреннего скелета клетки («цитоскелета»). Цитоскелет обеспечивает относительную жесткость и помогает сохранять форму клетки. Если ген DCX в результате мутации не работает, в процессе развития коры нарушается миграция нейронов и возникает аномальное расслоение, «двойная кора», с которой и связано название белка[12]. В мозге взрослых особей DCX, вообще-то, встречается далеко не только в новых нейронах, но в «зонах нейрогенеза» он совершенно определенно связан с ними.

В результате DCX стали регулярно использовать как своего рода косвенный маркер нейрогенеза.

Это относительно надежно (хотя нельзя сказать, что всегда точно), а поскольку способов подтвердить наличие нейрогенеза взрослых у человека довольно мало, вскоре стали появляться многочисленные работы, в которых из присутствия в человеческом мозге DCX-положительных клеток исследователи делали порой очень глубокие выводы относительно данного процесса – например, что он может быть ослаблен при шизофрении. Здесь ученые попали в порочный круг, поскольку тогда еще не было подтверждено, что DCX в предполагаемых зонах нейрогенеза у человека обладает той же спецификой, что у мышей и крыс: для этого потребовалось бы как раз то самое доказательство, которое пытались обойти с помощью DCX как косвенного маркера (см. рис. 6 на вклейке){15}.

Впрочем, DCX – не единственный белок, который можно обнаружить при нейрогенезе взрослых. Используя этот факт, ученые вызвали синтез DCX в присутствии определенного состава других белков, который повышал вероятность того, что DCX действительно указывает в том числе на формирование нейронов и у взрослого человека тоже. Для этого использовали множество маркеров, присутствие которых удалось достоверно установить в процессе нейрогенеза у грызунов. Поскольку все эти белки – не просто маркеры, а имеют в основном совершенно конкретные функции в развитии нервных клеток и поскольку генетические программы реализуются в жестком порядке, было все менее и менее вероятно, что появление этих же сочетаний маркеров у человека говорит не о нейрогенезе, а о чем-то совершенно ином.