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

В результате замечательного психологического эксперимента ученому Кваме Энтони Аппиа удалось показать, что люди охотнее помогают незнакомцам, когда чувствуют запах свежих булочек из пекарни. Во всяком случае, охотнее, чем в месте, где запах нейтральный. Это много говорит о наших моральных принципах, но не меньше – о фундаментальном значении обоняния.

Конечно, производители различных товаров давно уже знают о силе этого чувства и пользуются ею, чтобы заставить нас купить еще один большой бургер или не дать нам устоять перед интерьером нового Audi. Запахи влияют на ваши решения, какими бы рациональными вы их ни считали. Причем это верно даже для человека, с его сравнительно слабым обонянием. У собак и грызунов весь мир состоит из запахов с небольшими примесями зрения, осязания, ощущения баланса и так далее. Опасность в том, что, поскольку зрение у нас доминирует, мы не осознаем той власти, которую над нами имеют запахи.

Для нас все это интересно тем, что в обонятельной системе протекает нейрогенез взрослых. На самом деле такой его род наиболее распространен у всех видов животных (постольку, поскольку они исследованы).

Собственно говоря, в обонятельной системе нейрогенез есть у всех видов. Началось все опять же с крыс, и здесь первым, кто это доказал, в 1969 году снова стал Джозеф Альтман. Но у людей нейрогенез взрослых в обонятельной луковице или вовсе отсутствует, или настолько слаб, что продемонстрировать его не удается. Задатки для него были и у нас, так что мы не совсем выбиваемся из строя. Далее читатель увидит, что потенциал, который несут в себе стволовые клетки данной системы, человек всегда или почти всегда использует для иных целей, чем нейрогенез в обонятельной луковице. Возможно, он нам не нужен, потому что мы мало опираемся на нюх, чтобы получить представление о мире.

Нейрогенез в слизистой оболочке носа

Если быть совсем точным, есть целых две зоны нейрогенеза, связанные с обонянием. Одна – в самой обонятельной зоне слизистой оболочки, где на протяжении всей жизни образуются новые рецепторные клетки (то есть клетки, которые непосредственно контактируют с пахучими веществами и «распознают» их), вторая – в обонятельной луковице. Обонятельная слизистая оболочка находится за пределами черепа и мозга; она относится к «периферической нервной системе». Поэтому, когда говорят о нейрогенезе взрослых, ее учитывают лишь наполовину.

Термин «нейрогенез взрослых» в узком смысле распространяется только на центральную нервную систему. Очевидно, то, что на периферии нейрогенез протекает на протяжении всей жизни, не так удивительно. В обонятельной слизистой оболочке это происходит и у человека, мы слабы лишь в центральном нейрогенезе клеток обонятельной луковицы.

Предполагается, что нейрогенез взрослых в обонятельном эпителии служит для замены поврежденных рецепторных нейронов. Согласно этой гипотезе, сами клетки уязвимы, потому что открыты к контакту с химическими сигналами окружающей среды. Точно так же более чуткие люди сильнее страдают от обиды. Чтобы постоянное взаимодействие с неизвестными веществами не вызывало проблем, лучше регулярно заменять клетки, пока они не испортились. Не секрет, что в подобных случаях природа беспощадна. Впрочем, мы поступаем так же, когда обслуживаем самолеты. Никто не ждет, когда расходная деталь износится настолько, чтобы отвалиться посреди Атлантического океана, для верности ее заменяют заранее, через регулярные промежутки времени. Неизвестно, действительно ли эта стратегия служит исчерпывающим объяснением высокому расходу нейронов в обонятельной слизистой оболочке, но идея убедительна и, скорее всего, хотя бы отчасти верна.

Каждая гломерула обонятельной луковицы соответствует своему отдельному «запаху», точнее, отвечает за отдельное доступное восприятию химическое соединение. Это означает, что отростки всех рецепторов, которые распознают одну и ту же молекулу, должны направляться в одну и ту же гломерулу. Аксоном называют отросток, который исходит из нейрона и переносит информацию к другим клеткам (чаще всего у каждой клетки один аксон). Похожие на антенну отростки, которые принимают сигнал и проводят его к телу клетки, называются дендриты. У рецепторных нейронов нет дендритов, но есть аксоны, которые должны достигать правильных гломерул. Как это работает, пока что во многом загадка. На тысячи запахов существует много тысяч рецепторных клеток, и опять же в каждый момент времени часть из них обновляется. Естественно, ни одна рецепторная клетка не «знает», где находится соответствующая ей гломерула. Собственно, в результате аксоны должны были бы прорастать друг через друга, создавая ужасный хаос. Но, очевидно, этого не происходит.

Нейрогенез взрослых в обонятельном эпителии протекает не в глубине мозга, а на поверхности. В принципе, его можно увидеть снаружи с помощью соответствующего оптического прибора – по крайней мере, отоларингологам это доступно. Для врача также не составит особых проблем взять небольшую пробу ткани со слизистой оболочки обонятельного эпителия, чтобы подробнее исследовать процесс нейрогенеза взрослых.

Изолировав такие клетки, удалось показать, что в обонятельной слизистой оболочке стволовые клетки действительно есть. Одно время это очень волновало ученых, поскольку казалось, что это более простой способ получить человеческие стволовые клетки. Однако, как мы уже говорили, к сожалению, они относятся к периферической, а не к центральной нервной системе. Они ведут себя совершенно иначе, чем их двоюродные сестры в черепе. Тем не менее, конечно, ученые спрашивали себя, в какой степени стволовые клетки периферической системы все же могут быть репрезентативны для клеток головного мозга. В конце концов, двоюродные сестры – довольно близкие родственники. Если бы они были достаточно похожи, благодаря доступности первых их можно было бы использовать как некое окно в развивающийся мозг, в том числе чтобы на ранних стадиях выявлять заболевания и патологии развития. Здесь были бы далеко идущие последствия, потому что тогда пациент мог бы без особых сложностей самостоятельно предоставить клеточную модель своего заболевания. Используя свойства стволовых клеток, можно было бы вырастить клеточную культуру собственных нейронов пациента. Затем по ним можно было бы исследовать болезнь и, возможно, даже разработать индивидуальное лечение.

Такова была теория. Большой фурор произвела попытка диагностировать шизофрению с помощью биопсии слизистой оболочки носа. Хотя сегодня это расстройство действительно считают неким нарушением развития мозга, данной аналогии недостаточно, чтобы его можно было исследовать таким косвенным способом. Развитие само по себе – уже достаточно сложная вещь. То его предполагаемое нарушение, которое лежит в основе шизофрении и о котором пока мало что понятно, должно быть еще гораздо сложнее. Так что не стоит возлагать слишком большие надежды на эту стратегию персонализированной медицины. С другой стороны, вполне возможно, что стволовые клетки слизистой оболочки носа будут полезны в исследованиях с менее амбициозными целями. В последнее время, впрочем, страсти вокруг них несколько улеглись, поскольку индукция плюрипотентных стволовых клеток обещает в этом плане быть значительно более эффективной (см. раздел «Небольшой экскурс: спор о стволовых клетках»).

К сожалению, в принципе, хотя у периферической и центральной нервных систем много общего, в первую очередь они демонстрируют фундаментальные различия. На ранних этапах они развиваются в большой степени независимо друг от друга из совершенно разных частей эмбриона, и только позже их нервные клетки вновь соединяются между собой. Можно привести аналогию из экономики: в любом концерне для главного офиса имеет решающее значение связь с торговыми представительствами. Но в каждой фирме знают, что представительство и центральный офис – это два разных мира, даже если они выросли из одной и той же бизнес-идеи.

Также очень интересны глиальные клетки этого отдела. Они отлично регенерируют и способны содействовать росту аксонов. Это вполне понятно из всего сказанного выше. Такие глиальные клетки пересаживали, чтобы стимулировать регенерацию (хотя и не нейрогенез взрослых) после травм спинного мозга. Проведя многообещающие исследования на животных, эту стратегию уже использовали на человеке. В последние годы широко освещался случай пациента Дарека Фидыки, первого из людей, которому достоверно помогла пересадка такого рода. Не то чтобы «достоверность» тут не вызывала никаких вопросов, поскольку этот единственный случай, конечно, сравнивать не с чем и нет никакой возможности оценить, каким было бы спонтанное развитие состояния. Мы не знаем, что происходит в месте пересадки. Пациенту совершенно все равно, но ученых останавливает это N=1 (размер выборки, равный 1). Не хотелось бы безосновательно давать надежду другим. Тем не менее этот случай вписывается в картину высокого уровня пластичности в обонятельной луковице. В данном случае даже у человека…