Az idegsejtek helyreállnak

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

Az „Idegsejtek nem épülnek fel” népszerű kifejezést gyermekkoruk óta mindenki megváltoztathatatlan igazságnak tekinti. Ez az axióma azonban nem más, mint mítosz, és az új tudományos adatok cáfolják.

A természet a fejlődő agyban nagyon nagy biztonsági határt fektet le: az embriogenezis során nagy mennyiségű neuron képződik. Közel 70%-uk még gyermek születése előtt meghal. Az emberi agy a születés után, egész életében folyamatosan veszít neuronokból. Ez a sejthalál genetikailag programozott. Természetesen nemcsak a neuronok pusztulnak el, hanem a test többi sejtje is. Csak az összes többi szövet rendelkezik magas regenerációs képességgel, vagyis sejtjei osztódnak, helyettesítve az elhaltak.

A regenerációs folyamat a legaktívabb a hámsejtekben és a vérképző szervekben (vörös csontvelő). De vannak olyan sejtek, amelyekben az osztódással történő szaporodásért felelős gének blokkolva vannak. Ezek a sejtek a neuronokon kívül a szívizom sejtjeit is tartalmazzák. Hogyan tudják az emberek megőrizni az intelligenciát egészen idős korukig, ha az idegsejtek elhalnak és nem újulnak meg?

Az egyik lehetséges magyarázat: nem minden neuron "dolgozik" egyszerre az idegrendszerben, hanem csak az idegsejtek 10%-a. Ezt a tényt gyakran idézik a népszerű, sőt tudományos irodalom. Ezt a kijelentést többször is meg kellett beszélnem hazai és külföldi kollégáimmal. És egyikük sem érti, honnan jött ez az alak. Bármely sejt egyszerre él és "működik". Az egyes idegsejtekben folyamatosan metabolikus folyamatok zajlanak, fehérjék szintetizálódnak, idegimpulzusok keletkeznek és továbbadnak. Ezért elhagyva a „pihenő” neuronok hipotézisét, térjünk rá az idegrendszer egyik tulajdonságára, nevezetesen annak kivételes plaszticitására.

A plaszticitás jelentése az, hogy az elhalt idegsejtek funkcióit túlélő "kollégáik" veszik át, akik megnövekednek és új kapcsolatokat alakítanak ki, ezzel kompenzálva az elvesztett funkciókat. Az ilyen kompenzáció magas, de nem végtelen hatékonyságát a Parkinson-kór példájával szemléltethetjük, amelyben az idegsejtek fokozatos pusztulása következik be. Kiderül, hogy amíg az agy neuronjainak körülbelül 90%-a el nem pusztul, addig a betegség klinikai tünetei (végtagok remegése, mozgáskorlátozottság, bizonytalan járás, demencia) nem jelentkeznek, vagyis gyakorlatilag egészségesnek látszik az ember. Ez azt jelenti, hogy egy élő idegsejt 9 elhunytat pótolhat.

De nem az idegrendszer plaszticitása az egyetlen olyan mechanizmus, amely lehetővé teszi az intelligencia megőrzését érett idős korig. A természetnek van egy visszaesése is: új idegsejtek megjelenése a felnőtt emlősök agyában, vagy neurogenezis.

Az első jelentés a neurogenezisről 1962-ben jelent meg a tekintélyes Science tudományos folyóiratban. A cikk címe: "Képeződnek-e új neuronok a felnőtt emlősök agyában?" Szerzője, Joseph Altman professzor a Purdue Egyetemről (USA) egy elektromos áram segítségével tönkretette a patkány agyának egyik struktúráját (az oldalsó geniculate testet), és oda fecskendezett egy radioaktív anyagot, amely behatol az újonnan felbukkanó sejtekbe. Néhány hónappal később a tudós új radioaktív neuronokat fedezett fel a talamuszban (az előagy egy része) és az agykéregben. A következő hét évben Altman több további tanulmányt publikált, amelyek igazolták a neurogenezis létezését a felnőtt emlősök agyában. Munkássága azonban akkor, az 1960-as években már csak szkepticizmust váltott ki az idegtudósok körében, fejlődésük nem következett be.

És csak húsz évvel később a neurogenezist „újra felfedezték”, de már a madarak agyában. Sok énekesmadár-kutató észrevette, hogy a Serinus canaria hím kanári minden párzási időszakban új „térdekkel” énekel egy dalt. Ráadásul nem fogad el új trillákat társaitól, mivel a dalokat még elszigetelten is frissítették. A tudósok elkezdték részletesen tanulmányozni a madarak fő hangközpontját, amely az agy egy speciális részében található, és megállapították, hogy a párzási időszak végén (a kanáriknál augusztusban és januárban fordul elő) a madarak idegsejtjeinek jelentős része. a hangközpont meghalt, valószínűleg a túlzott funkcionális terhelés miatt … Az 1980-as évek közepén Fernando Notteboom professzor a Rockefeller Egyetemről (USA) kimutatta, hogy felnőtt kanárik hímeknél a neurogenezis folyamata folyamatosan megy végbe a hangközpontban, de a kialakult neuronok száma szezonális ingadozásoknak van kitéve. A kanárik neurogenezisének csúcsa októberben és márciusban következik be, vagyis két hónappal a párzási időszak után. Éppen ezért rendszeresen frissül a kanári kanári dalok "zenei könyvtára".

Az 1980-as évek végén a neurogenezist felnőtt kétéltűeknél is felfedezték A. L. Polenov leningrádi tudós laboratóriumában.

Honnan jönnek az új idegsejtek, ha az idegsejtek nem osztódnak? Mind a madarak, mind a kétéltűek új neuronjainak forrása az agykamrák falából származó neuronális őssejtek. Az embrió fejlődése során ezekből a sejtekből alakulnak ki az idegrendszer sejtjei: neuronok és gliasejtek. De nem minden őssejt válik az idegrendszer sejtjévé – némelyikük „elbújik” és a szárnyakban várakozik.

Kimutatták, hogy új neuronok keletkeznek a felnőtt szervezet őssejtjeiből és alsóbbrendű gerincesekben. Csaknem tizenöt évbe telt azonban annak bizonyítása, hogy hasonló folyamat megy végbe az emlősök idegrendszerében is.

Az idegtudomány fejlődése az 1990-es évek elején "újszülött" neuronok felfedezéséhez vezetett felnőtt patkányok és egerek agyában. Leginkább az agy evolúciósan ősi részeiben: a szaglóhagymákban és a hippocampális kéregben találták őket, amelyek főként az érzelmi viselkedésért, a stresszreakciókért és az emlősök szexuális funkcióinak szabályozásáért felelősek.

Csakúgy, mint a madaraknál és az alsóbbrendű gerinceseknél, az emlősöknél is az idegi őssejtek az agy laterális kamrái közelében helyezkednek el. Neuronokká való átalakulásuk nagyon intenzív. Felnőtt patkányokban havonta körülbelül 250 000 neuron képződik őssejtekből, amelyek a hippokampusz összes neuronjának 3%-át helyettesítik. Az ilyen neuronok élettartama nagyon magas - akár 112 nap. A neuronális őssejtek hosszú utat tesznek meg (kb. 2 cm). Képesek átvándorolni a szaglóhagymába is, és ott neuronokká alakulnak.

Az emlősök agyának szaglóhagymái felelősek a különféle szagok érzékeléséért és elsődleges feldolgozásáért, beleértve a feromonok felismerését - olyan anyagokat, amelyek kémiai összetételükben közel állnak a nemi hormonokhoz. A rágcsálók szexuális viselkedését elsősorban a feromonok termelése szabályozza. A hippocampus az agyféltekék alatt található. Ennek az összetett szerkezetnek a funkciói a rövid távú memória kialakulásához, bizonyos érzelmek megvalósításához és a szexuális viselkedés kialakításában való részvételhez kapcsolódnak. Az állandó neurogenezis jelenléte a patkányok szaglóhagymájában és hippokampuszában azzal magyarázható, hogy a rágcsálókban ezek a struktúrák viselik a fő funkcionális terhelést. Ezért a bennük lévő idegsejtek gyakran elhalnak, ami azt jelenti, hogy meg kell újítani őket.

Annak érdekében, hogy megértsük, milyen körülmények befolyásolják a neurogenezist a hippokampuszban és a szaglóhagymában, Gage professzor a Salk Egyetemről (USA) egy miniatűr várost épített. Az egerek ott játszottak, testnevelést végeztek, kijáratokat kerestek a labirintusokból. Kiderült, hogy a "városi" egerekben sokkal nagyobb számban keletkeztek új neuronok, mint passzív rokonaikban, akik belemerültek a rutin életbe egy viváriumban.

Az őssejtek eltávolíthatók az agyból, és átültethetők az idegrendszer másik részébe, ahol neuronokká válnak. Gage professzor és kollégái számos hasonló kísérletet végeztek, amelyek közül a leglenyűgözőbb a következő volt. Egy őssejteket tartalmazó agyszövet-metszetet ültettek át egy patkányszem elpusztult retinájába. (A szem fényérzékeny belső fala „ideges” eredetű: módosult idegsejtekből - rudakból és kúpokból áll. A fényérzékeny réteg elpusztulásakor vakság lép fel.) Az átültetett agyi őssejtek retina neuronokká alakultak., folyamataik eljutottak a látóidegig, és a patkány visszanyerte látását! Sőt, amikor agyi őssejteket ültettek át egy ép szembe, nem történt velük átalakulás. Valószínűleg a retina károsodásakor bizonyos anyagok termelődnek (például az úgynevezett növekedési faktorok), amelyek serkentik a neurogenezist. Ennek a jelenségnek a pontos mechanizmusa azonban még mindig nem tisztázott.

A tudósok azzal a feladattal szembesültek, hogy megmutassák, hogy a neurogenezis nemcsak a rágcsálókban, hanem az emberekben is előfordul. Ennek érdekében a közelmúltban szenzációs munkát végeztek a kutatók Gage professzor irányításával. Az egyik amerikai onkológiai klinikán gyógyíthatatlan rosszindulatú daganatos betegek egy csoportja szedte a bromodioxiuridin kemoterápiás gyógyszert. Ennek az anyagnak fontos tulajdonsága van - képes felhalmozódni a különböző szervek és szövetek osztódó sejtjeiben. A bromodioxiuridin beépül az anyasejt DNS-ébe, és az anyasejtek osztódása után a leánysejtekben tárolódik. Patológiai kutatások kimutatták, hogy a bromodioxiuridint tartalmazó neuronok az agy szinte minden részében megtalálhatók, beleértve az agykérget is. Tehát ezek a neuronok új sejtek voltak, amelyek az őssejtosztódásból jöttek létre. A lelet feltétel nélkül megerősítette, hogy a neurogenezis folyamata felnőtteknél is előfordul. De ha a rágcsálókban a neurogenezis csak a hippocampusban fordul elő, akkor az emberekben valószínű, hogy az agy kiterjedtebb területeit, beleértve az agykérget is, megragadja. A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy a felnőtt agyban nem csak idegsejtekből, hanem vérből származó őssejtekből is kialakulhatnak új neuronok. A jelenség felfedezése eufóriát váltott ki a tudományos világban. A "Nature" folyóiratban 2003 októberében megjelent publikáció azonban sok tekintetben lehűtötte a lelkes elméket. Kiderült, hogy a vér őssejtek valóban behatolnak az agyba, de nem alakulnak át neuronokká, hanem egyesülnek velük, és kétmagvú sejteket képeznek. Ekkor a neuron „régi” magja elpusztul, és helyébe a vér őssejt „új” magja lép. A patkány szervezetében a vér őssejtek főként a kisagy óriás sejtjeivel - Purkinje-sejtekkel egyesülnek, bár ez meglehetősen ritkán történik: a teljes kisagyban csak néhány egyesült sejt található. Az idegsejtek intenzívebb fúziója a májban és a szívizomban történik. Egyelőre nem világos, hogy ennek mi a fiziológiai jelentése. Az egyik hipotézis, hogy a vér őssejtek új genetikai anyagot hordoznak magukkal, amely a "régi" kisagysejtbe kerülve meghosszabbítja annak élettartamát.

Tehát új neuronok keletkezhetnek őssejtekből még a felnőtt agyban is. Ezt a jelenséget már széles körben alkalmazzák különféle neurodegeneratív betegségek (az agyi idegsejtek pusztulásával járó betegségek) kezelésére. A transzplantációhoz szükséges őssejt-készítményeket kétféleképpen lehet előállítani. Az első a neuronális őssejtek felhasználása, amelyek mind az embrióban, mind a felnőttben az agykamrák körül helyezkednek el. A második megközelítés az embrionális őssejtek használata. Ezek a sejtek a belső sejttömegben helyezkednek el az embrióképződés korai szakaszában. Képesek átalakulni a test szinte bármely sejtjévé. Az embrionális sejtekkel való munka során a legnagyobb kihívás az, hogy rávegyék őket arra, hogy neuronokká alakuljanak át. Az új technológiák lehetővé teszik ezt.

Az Egyesült Államok néhány kórháza már létrehozta az embrionális szövetekből nyert idegi őssejtek "könyvtárát", és ezeket átültetik betegekbe. Az első transzplantációs kísérletek pozitív eredménnyel járnak, bár ma az orvosok nem tudják megoldani az ilyen transzplantációk fő problémáját: az őssejtek rohamos szaporodása az esetek 30-40% -ában rosszindulatú daganatok kialakulásához vezet. Még nem találtak olyan megközelítést, amely megakadályozná ezt a mellékhatást. Ennek ellenére azonban az őssejt-transzplantáció kétségtelenül az egyik fő megközelítés lesz az olyan neurodegeneratív betegségek kezelésében, mint az Alzheimer-kór és a Parkinson-kór, amelyek a fejlett országok csapásává váltak.