Правда ли что нервные клетки не восстанавливаются. Нервные клетки восстанавливаются. Неизбежность гибели нейронов, или почему нервные клетки не восстанавливаются

Запускает проект «Вопрос учёному», в рамках которого специалисты будут отвечать на интересные, наивные или практичные вопросы. В новом выпуске кандидат биологических наук Сергей Саложин объясняет, стоит ли надеяться на восстановление нервных клеток.

Восстанавливаются
ли нервные клетки?

Сергей Саложин

Кандидат биологических наук, заведующий лабораторией молекулярной нейробиологии Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Нервная клетка, или нейрон, представляет собой сложную структуру, имеющую очень развитую морфологию. Как правило, у нервной клетки существует несколько разветвленных отростков (аксон и дендриты) , за счет которых осуществляется контакт с другими нейронами или, например, мышечными волокнами. Потеря таких контактов лежит в основе целого ряда заболеваний нервной системы. Чтобы занять свое место в нервной системе, клетке нужно пройти сложный путь, найти верных партнеров для контакта, образовать множество связей.

До сих пор точно неизвестно, зачем нужен нейрогенез

Известно, что нервные клетки не делятся. Искусственные попытки заставить их делиться приводили к тому, что нейроны умирали. По-видимому, сам по себе процесс деления является для них запрещенным, поскольку в противном случае нервная клетка не сможет выполнять свои функции, ведь ей нужно будет сначала утратить все контакты, а потом восстановить их. Поэтому принято говорить, что нервные клетки не восстанавливаются.

Тем не менее, в нашем мозге существует процесс образования новых нервных клеток из клеток-предшественниц – так называемый нейрогенез. Двумя наиболее хорошо охарактеризованными областями нейрогенеза являются зубчатая извилина гиппокампа и субвентрикулярная область. В этих областях каждый день образуются новые нервные клетки, которые затем мигрируют в те отделы мозга, где им суждено выполнять свою функцию. Однако до сих пор точно неизвестно, зачем нужен нейрогенез и какова функция новообразующихся нервных клеток.

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.

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?

Схематическое изображение нервной клетки, или нейрона, которая состоит из тела с ядром, одного аксона и нескольких дендритов

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.

Нейроны отличаются друг от друга по размеру, разветвленности дендритов и длине аксонов.

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.

Понятие "глии" включает все клетки нервной ткани, не являющиеся нейронами.

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.

Нейроны генетически запрограммированы на миграцию в тот или иной отдел нервной системы, где с помощью отростков они устанавливают связи с другими нервными клетками.

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.

Погибшие нервные клетки уничтожаются макрофагами, попадающими в нервную систему из крови.

Этапы образования нервной трубки в зародыше человека.

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.

Нервная система является самой сложной и мало изученной частью нашего организма. Она состоит из 100 миллиардов клеток – нейронов, и глиальных клеток, которых примерно в 30 раз больше. К нашему времени ученым удалось изучить только 5% нервных клеток. Все остальные пока загадка, которую медики стараются разгадать любыми методами.

Нейрон: строение и функции

Нейрон – главный структурный элемент нервной системы, эволюционировавший с нейроефекторных клеток. Функция нервных клеток заключается в ответе на раздражители сокращением. Это клетки, которые способны передавать информацию с помощью электрического импульса, химическим и механическим путями.

За исполняющими функциями нейроны бывают двигательными, чувствительными и промежуточными. Чувствительные нервные клетки передают информацию от рецепторов в головной мозг, двигательные – к мышечным тканям. Промежуточные нейроны способны выполнять и ту, и другую функции.

Анатомически нейроны состоят из тела и двух типов отростков – аксонов и дендритов. Дендритов зачастую есть несколько, их функция в улавливании сигнала от других нейронов и создании связей между нейронами. Аксоны предназначены для передачи того самого сигнала на другие нервные клетки. Снаружи нейроны покрыты специальной оболочкой, из специального белка – миелина. Он склонен к самообновлению на протяжении всей человеческой жизни.

Как же выглядит передача того самого нервного импульса ? Представим, что Вы взялись рукой за горячую ручку сковороды. В тот момент реагируют рецепторы, находящиеся в мышечной ткани пальцев рук. С помощью импульсов, они посылают информацию в главный мозг. Там информация «переваривается» и формируется ответ, который отправляется обратно к мышцам, субъективно проявляясь чувством жжения.

Нейроны, восстанавливаются ли они?

Еще в детстве нам мама говорила: береги нервную систему, клетки не восстанавливаются. Тогда такая фраза звучала как то пугающе. Если клетки не восстанавливаются, что же делать? Как уберечься от их гибели? На такие вопросы должна бы ответить современная наука. В общей сложности не все так плохо и страшно. Весь организм имеет большие возможности восстановления, почему же нервные клетки не могут. Ведь после черепно-мозговых травм, инсультов, когда идет существенное повреждения тканей мозга, он как то возвращает себе утраченные функции. Соответственно в нервных клетках, что-то происходит.

Еще при зачатии в организме «программируется» отмирание нервных клеток. Некоторые исследования говорят о гибели 1% нейронов в год . В таком случае лет за 20, мозг износился бы вплоть до невозможности человеком выполнять самые простые вещи. Но так не происходит, и мозг способен полноценно функционировать к глубокой старости.

Сначала ученые проводили исследование восстановления нервных клеток у животных. После повреждения мозга у млекопитающих, оказалось, что имеющиеся нервные клетки разделились пополам, и образовалось два полноценных нейрона, в итоге функции мозга восстановились. Правда, такие способности обнаружили только в молодых животных. В старых млекопитающих увеличения клеток не произошло. В дальнейшем опыты проводили на мышах, их запускали в большой город, тем самым заставляя искать выход. И заметили интересную вещь, количество нервных клеток у подопытных мышей увеличилось, в отличие от тех, которые жили в обычных условиях.

Во всех тканях организма, восстановление происходит путем деления существующих клеток . После проведение исследований нейрона, медики твердо заявили: нервная клетка не делится. Однако это ничего не значит. Новые клетки могут образоваться путем нейрогенеза, который начинается во внутриутробном периоде и продолжается всю жизнь. Нейрогенез – это синтез новых нервных клеток с предшественников – стволовых клеток, которые в последующем мигрируют, дифференцируются и превращаются в зрелые нейроны. Впервые сообщение о таком восстановлении нервных клеток появилось еще в 1962 году. Но оно ничем не подкреплялось, соответственно не имело никакого значения.

Примерно двадцать лет назад, новые исследования показали, что нейрогенез существует в мозге . У птиц, начинавших много петь весной, количество нервных клеток возрастало вдвое. После завершения певчего периода, количество нейронов опять уменьшалось. В дальнейшем было доказано, что нейрогенез может происходить только в некоторых участках мозга. Одним из них является область вокруг желудочков. Вторым — гиппокамп, расположенный возле бокового желудочка мозга, и отвечающий за память, мышление и эмоции. Поэтому способность запоминать и размышлять, изменяются в течение жизни, вследствие воздействия разных факторов.

Как видно из вышесказанного, хоть мозг на 95% еще не изучен, имеются достаточно фактов, подтверждающих, что нервные клетки восстанавливаются.

Огромный резерв нейронов закладывается на генетическом уровне в период эмбрионального развития. При наступлении неблагоприятных факторов нервные клетки гибнут, но на их месте образуются новые. Однако в результате масштабных исследований выявлено, что естественная убыль несколько превышает появление новых клеток. Важно то, что вопреки ранее существующей теории доказано, что нервные клетки восстанавливаются. Эксперты разработали рекомендации по активизации мыслительной деятельности, которые позволяют сделать процесс восстановления нейронов еще более эффективным.

Нервные клетки восстанавливаются: доказано учеными

У человека огромный резерв нервных клеток закладывается еще на генетическом уровне в период эмбрионального развития. Учеными доказано, что эта величина постоянная и при утрате нейроны не восстанавливаются. Однако нас месте мертвых клеток образуются новые. Это происходит на протяжении всей жизни и каждый день. В течение 24 часов мозг человека производит до нескольких тысяч нейронов.

Выявлено, что естественная убыль нервных клеток несколько превышает образование новых. Теория о том, что нервные клетки восстанавливаются, действительно имеет место. Каждому индивиду важно препятствовать нарушению естественного равновесия между гибелью и восстановление нервных клеток. Сохранить нейропластичность, то есть способность к мозговой регенерации помогут четыре фактора:

• постоянство социальных связей и положительная направленность в общении с близкими людьми;
• способность к обучению и умение ее реализовывать на протяжении всей жизни;
• устойчивое мировоззрение;
• равновесие между желаниями и реальными возможностями.

В результате масштабных исследований было доказано, что любое количество алкоголя убивает нейроны. После употребления алкоголя происходит склеивание эритроцитов крови, это препятствует попаданию питательных веществ в нервные клетки и они погибают практически за 7-9 минут. При этом концентрация спирта в крови абсолютно не имеет значения. Женские клетки головного мозга боле восприимчивы, чем у мужчин, тем самым алкогольная зависимость развивается при меньших дозах.

Особенно восприимчивы клетки мозга к любым стрессовым состояниям у беременных женщин. Нервозность может спровоцировать не только ухудшение самочувствия самой женщины. Велик риск развития у плода различных патологий, в том числе шизофрении и умственной отсталости. Во время беременности повышенная нервная возбудимость грозит тем, что у эмбриона будет происходить запрограммированная клеточная гибель 70% уже сформировавшихся нейронов.

Правильное питание

Опровергая известную теорию о том, что нервные клетки не восстанавливаются, последние научные исследования доказывают - регенерация клеток возможна. Для этого не требуются дорогостоящие лекарства или сложное медицинское оборудование. Эксперты утверждают, что восстановить нейроны можно с помощью правильного питания. В результате клинических исследований с участием добровольцев выявлено, что положительно влияние на головной мозг оказывает низкокалорийная и богатая витаминами и минералами диета.

Повышается сопротивляемость заболеваниям невротического характера, увеличивается продолжительность жизни и происходит стимулирование производства нейронов из стволовых клеток. Также рекомендуется увеличивать интервал времени между приемами пищи. Это улучшит общее самочувствие эффективнее, чем ограничение калорий. Ученые утверждают, что неполноценное питание в виде неправленых диет снижает выработку тестостерона и эстрогена, тем самым снижая сексуальную активность. Оптимальный вариант - есть хорошо, но реже.

Аэробика для мозга

Ученые доказали, что для восстановления нервных клеток важно ежеминутно задействовать максимальное число участков головного мозга. Простые приемы такой тренировки объединены в общий комплекс под названием нейробика. Слово довольно просто расшифровывается. «Нейро» означает нейроны, которые представляют собой клетки головного мозга нервные клетки. «Обика» - упражнение, гимнастика. Несложные нейробические упражнения, выполняемые человеком, позволяют на высоком уровне активировать не только мозговую деятельность.

В тренировочный процесс задействуются все клетки организма, в том числе нервные. Для положительного эффекта важно помнить, что «гимнастика для мозга» должна стать неотъемлемой частью жизни, и тогда мозг действительно будет находиться в состоянии постоянной активности. Эксперты доказали, что многие ежедневные привычки человека настолько автоматизированы, что выполняются практически на бессознательном уровне.

Человек не задумывается над тем, что происходит в его головном мозге при определенных действиях. Являясь неотъемлемой частью повседневной жизни, многие привычки просто тормозят работу нейронов, ведь выполняются без минимального мыслительного напряжения. Улучшить ситуацию можно, если изменить устоявшийся ритм жизни и распорядок дня. Устранение предсказуемости в действиях - один из приемов нейробики.

Ритуал утреннего пробуждения

У большинства людей одно утро похоже на другое вплоть до малейших делателей. Выполнение утренних процедур, кофе, завтрак, пробежка - все действия расписаны буквально по секундам. Для того чтобы обострить органы чувств, можно проделать весь утренний ритуал, например, с закрытыми глазами.

Необычные эмоции, подключение воображения и фантазии способствуют активизации мозга. Непривычные задания станут нейробикой для клеток и новым этапом в совершенствовании мыслительной деятельности. Специалисты рекомендуют заменить традиционный крепкий кофе ароматным травяным чаем. Вместо яичницы можно позавтракать бутербродами. Необычность привычных действий станет лучшим способом для восстановления нейронов.

Новый маршрут на работу

Привычной до мелочей является дорога на работу и обратно. Рекомендуется изменить свой привычный путь, позволяя подключиться клеткам мозга для запоминания нового маршрута. Уникальным методом признано подсчитывание шагов от дома до автостоянки. Рекомендуется обратить внимание на вывеску ближайшего магазина или на надпись на рекламном щите. Акцент на окружающих мелочах - еще один верный этап нейробики.