Швейцарские и британские биологи впервые увидели то, как формируются новые клетки внутри «взрослого» мозга, научившись следить за движением одиночных стволовых клеток в центре памяти мышей, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
До 1960-х годов считалось, что у взрослых млекопитающих не появляются новые нейроны, а гибель нервных клеток компенсируется за счет перераспределения функций среди оставшихся. В 1962 году Жозеф Олтман из США в экспериментах на крысах впервые показал, что у взрослых грызунов идет процесс нейрогенеза, а через 30 лет, в 1998 году группа Петера Эрикссона обнаружила, что новые клетки образуются и в мозге взрослых людей.
Последние наблюдения за работой мозга человека и других млекопитающих показывают, что некоторые клетки мозга, к примеру, центр обоняния, обновляются практически непрерывно, а в других его регионах, в том числе в гиппокампе, центре памяти, присутствуют достаточно большие колонии стволовых клеток, которые предположительно участвуют в нейрогенезе.
Как рассказывает Себастиан Джессбергер из Цюрихского университета, многие ученые сомневаются в этом, так как процесс превращения стволовых клеток в полноценные нейроны никто раньше не документировал и не видел, что давало пищу для «скептиков», считающих, что эти клетки не участвуют в обновлении нервной ткани, а лишь заменяют умершие астроциты, глию и другие вспомогательные клетки мозга.
Для проверки этих теорий ученые из Швейцарии и Британии провели серию многомесячных наблюдений за одиночными стволовыми клетками, обитающими в гиппокампе, центре памяти, у нескольких подопытных мышей.
Подобные наблюдения, по словам Джессбергера, стали возможны благодаря двум вещам – модификации ДНК мышей, автоматически помечавшей стволовые клетки мозга при помощи светящихся белковых молекул, и особой системы анализа снимков с лазерного микроскопа, удалявшей почти все шумы с изображений.
Эти наблюдения велись следующим образом – биологи вырезали небольшое «окошко» в той части черепа, под которой находился гиппокамп, и затем обстреливали мозг двумя лучами инфракрасного лазера. Эти лучи проникали вглубь нервной ткани, взаимодействовали с молекулами белков и заставляли их светиться на другой частоте, что позволяет отделить сигнал, порожденный стволовыми клетками, от фонового шума.
Подобные наблюдения помогли ученым проследить за размножением стволовых клеток, их распространением по гиппокампу мышей и изменениями в их форме. Примерно через два месяца наблюдений часть этих клеток прекратила размножаться и превратилась в полноценные нейроны, которые стали частью гиппокампа и начали участвовать в формировании новых воспоминаний.
Маура Болдрини из Колумбийского университета в Нью-Йорке и ее коллеги также разбирались в этом вопросе, для чего изучали структуру фрагментов гиппокампа, извлеченных из мозга трех десятков молодых и пожилых людей, умерших в автокатастрофах и по другим причинам, не связанным с болезнями нервной системы. Пометив все стволовые клетки химическими красителями, они подсчитали их и попытались понять, действительно ли их запасы истощаются к моменту наступления старости, и если да, то как это влияет на темпы образования новых нейронов.
Как выяснилось, запасы некоторых типов стволовых клеток действительно оказались истощены. Это никак не влияло на скорость и частоту появления новых нейронов в центре памяти — в их формировании задействованы другие виды заготовок нервных клеток, число которых не падает с возрастом. Все это говорит о том, что нейроны продолжают формироваться до самой смерти. С другой стороны, старость все же не проходит для мозга бесследно — в гиппокампе пожилых людей меньше капилляров и других кровеносных сосудов, а новые клетки реже формируют связи с соседями. Почему это происходит, пока непонятно, однако Болдрини и ее коллеги считают, что это может быть связано с уменьшением числа самых специализированных заготовок нейронов.
Как надеются ученые, собранные ими данные и новые опыты со стволовыми клетками мозга помогут нам понять, какие принципы и гены управляют их ростом, миграциями и превращением во взрослые клетки. «Мы надеемся, что в будущем мы научимся использовать эти стволовые клетки для починки мозга и избавления пациентов от таких проблем, как болезнь Альцгеймера, Паркинсона, старческого слабоумия или самых серьезных форм депрессии», — рассказывает Себастиан Джессбергер.
Источник Science