Биохимики нашли вещество, без которого не образуются новые нейроны, а уже родившиеся не растут, а погибают. Возможно, что именно это соединение играет ключевую роль в нейродегенеративных заболеваниях.
Нервные клетки восстанавливаются непривычным для других клеток способом. Они не делятся, а образуются из нейрональных стволовых клеток. Появление новых нейронов происходит в том же отделе мозга, который запоминает и усваивает новую информацию, – в гиппокампе. Запасы несозревших нейронов ограничены. Поэтому на молекулярном уровне организм экономит стволовые клетки мозга и тормозит нейрогенез у взрослых животных.
Новые нейроны тоже требуют особой заботы организма.
Капризное дитя
Нейрон можно сравнить с капризным ребеночком, которому необходимо быть в центре внимания, иначе он зачахнет и погибнет. Множество генов и белков регулируют нейрогенез на эмбриональном уровне и уже во взрослом состоянии. Включение или выключение одного из генов может привести даже к появлению особи с «чужим» мозгом. Дифференцировка стволовых клеток в молодые нейроны происходит не спонтанно, а «по требованию» соседствующих клеток – когда они начинают уставать от нагрузки, перераспределенной с погибшей клетки.
Для рождения нейрона требуются не только определенные гены и белки, но и благоприятные внешние условия. В опытах на грызунах ученые неоднократно показывали, что нейрогенез «набирает обороты» в обогащенной среде или если животное выполняет физические упражнения. Исследователи из Юго-Западного медицинского центра Техасского университета (UT Southwestern Medical Center) под руководством Эндрю Пайпера (Andrew A. Pieper) попытались найти вещество, которое дает нейрогенезу «старт-сигнал». И обнаружили «няньку» нейронов -- соединение, без которого молодые нейроны погибают или вовсе не рождаются. Подробности эксперимента ученые опубликовали в статье Discovery of a proneurogenic, neuroprotective chemical в PNAS.
Эксперимент
Для исследований нейробиологи отобрали 1000 соединений. С помощью осмотических микронасосов экспериментаторы вводили комбинированные инъекции из выбранных соединений в мозг грызунам. На протяжении семи дней исследователи поддерживали концентрацию активных веществ на постоянном уровне и регистрировали уровень рождаемости и смертности среди нейронов. А так как известно, что обогащенная среда, труд, физические упражнения и общение с другими животными стимулируют нейрогенез, то для чистоты эксперимента биологи поместили каждую мышь в индивидуальную клетку.
В нескольких опытах ученые заметили изменения в нейрогенезе. И чтобы точно определить, какое из соединений стимулирует нейрогенез, они провели следующую серию опытов. Во второй раз биологи использовали не комбинированные, а чистые инъекции. В результате исследований естествоиспытатели обнаружили восемь «нянек», которые активируют нейрогенез. Доктор Эндрю Пайпер и его коллеги поочередно блокировали гены, ответственные за синтез этих веществ в организме, и наблюдали за поведением нейрональных стволовых клеток и новорожденных нейронов. Одновременно ученые оценивали интеллектуальные способности мышей. Оказалось, что одно из соединений -- аминопропилкарбазол (P7C3) -- не только активирует нейрогенез, но и предотвращает смерть (апоптоз) молодых нейронов. Более того, у мышей с «выключенным» геном P7C3 проявлялись такие же умственные нарушения, как и у людей, в хромосомах которых этот ген отсутствует.
Сопровождение после рождения
Известно, что нейроны рождаются в гиппокампе, после чего перебираются в другие части и отделы нервной системы. То есть гиппокамп производит клетки для всей нервной системы. Но рожденный нейрон не сразу начинает выполнять необходимые функции. Для «взросления» ему требуется более месяца. За это время он «дозревает» и одновременно передвигается к новому месту жительства и работы. К конечному пункту прибывают не все нейроны -- многие из них погибают.
Как выяснили ученые, в сопровождении аминопропилкарбазола нейроны добираются до места назначения живыми и невредимыми. Исследователи предполагают, что P7C3 защищает не нейроны как таковые, а энергетические центры клеток -- митохондрии. По всей видимости, именно полноценные митохондрии спасают клетку от гибели. «Если это так, то, возможно, мы пересмотрим способы лечения возрастных нейродегенеративных заболеваний. Ведь многие их них связаны с дисфункцией митохондрий», -- говорит Эндрю Пайпер.
Исследовательский коллектив планирует раскрыть механизм влияния P7C3 на нейроны. Возможно, что в арсенале медиков в скором времени появится новое лекарство. Ведь P7C3 еще и обладает прекрасной способностью преодолевать гематоэнцефалический барьер.
