Актуальные представления о возможностях нейрогенеза

Тема возможностей и следствий регенерации нейронов остается одной из наиболее дискутабельных сфер нейробиологии на протяжении уже более 50 лет. В новой работе, представленной учеными Калифорнийского университета в Сан-Франциско (University of California, San Francisco), США, обоснован взгляд, согласно которому процессы нейрогенеза, наблюдаемые в гиппокампе человека в периоды детства, претерпевают постепенные изменения по мере взросления и не определяются у взрослых особей. Такие результаты стали итогом научного поиска, основанного на ранее выдвинутом предположении о том, что в гиппокампе — регионе, ответственном за функции обучения и памяти, — процессы нейрогенеза отличаются непрерывностью в течение всей жизни человека. В работе, опубликованной в издании «Nature» 7 марта 2018 г., исследовательским коллективом аргументировано мнение, позиционирующее процессы нейрогенеза в гиппокампе взрослого человека как чрезвычайно редкое явление, вызывающее закономерные вопросы о его вкладе в восстановление мозга или нормальное функционирование центральных нервных структур.

Руководитель исследования Артуро Альварес-Буйлла (Arturo Alvarez-Buylla), доктор философии, член Центра исследований регенерации и исследований стволовых клеток Эли и Эдит Калифорнийского университета в Сан-Франциско (Eli and Edythe Broad Center of Regeneration Medicine and Stem Cell Research at UCSF), США, является ведущим экспертом в сфере изучения развития мозга, за последние 30 лет сыгравшим ключевую роль в научном обосновании и признании фактов непрерывности нейрогенеза у таких представителей животного мира, как певчие птицы и грызуны. Однако за последние годы лабораторией А. Альварес-Буйлла и другими параллельными исследованиями были представлены альтернативные факты о непрерывности нейрогенеза в зонах обонятельной луковицы человека. Так, установлено, что, несмотря на интеграцию новых нейронов в лобные доли человека после рождения, этот процесс завершается в раннем детстве.

Новое исследование ведущих экспертов основывалось на детальном изучении 59 образцов гиппокампа человека, проводимом в лабораториях Калифорнийского университета в Сан-Франциско, а также было подкреплено параллельными исследованиями соавторов из Университета Валенсии (Universidad de Valencia), Испания, Фуданьского университета (Fudan University), Китай, и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (University of California Los Angeles), США. Итоговые результаты синхронного разностороннего морфофункционального анализа позволили авторам предположить, что возможность нейрогенеза у взрослых особей может отсутствовать вовсе. Это заключение представляет собой явный вызов огромному числу ранее проведенных исследований, выдвинувших альтернативные идеи о том, что форсирование механизмов нейрогенеза могло бы стать основой терапии таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и депрессивные расстройства. Однако авторы актуальной работы предлагают сосредоточить внимание на том, что новые выводы о механизмах нейрогенеза позволяют еще более приблизиться к пониманию уникальной значимости того, как человеческий мозг учится и адаптируется, привлекая возможности интенсивного пути развития в обход экстенсивных механизмов, основанных на запуске нейрогенеза, как это происходит, например, у грызунов.

Так, в значительно более ранних экспериментах, проводимых на лабораторных мышах, установлено постепенное сокращение нейрогенеза в области зубчатой извилины гиппокампа наряду с возможностью модуляции и расширения таких возможностей благодаря тренировочным упражнениям, а также замедления этого процесса в стрессовых условиях. Подобные выводы стали основанием дальнейших популярных утверждений о том, что усиление механизмов регенерации головного мозга будет прямо зависеть от возможностей здорового образа жизни человека. Эксперименты, проведенные на лабораторных животных, также послужили обоснованием теорий о стратегиях лечения болезни Альцгеймера, фокусирующих усилия на стимуляции нейрогенеза. Кроме того, ведущими исследователями было выдвинуто мнение о том, что механизм эффективности препаратов группы антидепрессантов, например, таких как флуоксетин, может быть основан на активации нейрогенеза в области зубчатой извилины гиппокампа.

В актуальном научном проекте командой ученых выявлены многочисленные доказательства нейрогенеза в зубчатой извилине во время пренатального развития мозга и у новорожденных, когда в тканях мозга на момент рождения ребенка отмечалось в среднем около 1618 юных нейронов на 1 мм². Однако число новорожденных клеток резко уменьшалось в образцах, полученных у детей грудного возраста. Так, образцы зубчатой извилины у детей в возрасте 1 года содержали в 5 раз меньше юных нейронов, чем было выявлено в образцах тканей новорожденных. Снижение продолжалось в детстве, когда количество новых нейронов уменьшилось в 23 раза в возрасте от 1 до 7 лет, а затем в возрасте 13 лет сократилось еще в 5 раз. Наряду с этим в указанном возрасте морфологически юные нейроны отличались большей зрелостью по сравнению с клетками, наблюдаемыми в тканях новорожденных детей. Уже в раннем подростковом возрасте регистрировалось лишь около 2,4 новых клеток на 1 мм² тканей зубчатой извилины гиппокампа. Более того, не удавалось идентифицировать юные нейроны ни в одном из 17 посмертных образцов тканей мозга взрослых лиц, равно как и в хирургически экстрагированных образцах ткани 12 взрослых пациентов с эпилепсией.

На последующем этапе работы исследователи обратились к изучению стволовых клеток, являющихся предшественниками юных нейронов. Установлено, что такие клетки многочисленны во время раннего антенатального развития мозга, однако их количество прогрессивно сокращается в раннем детстве. Также было показано, что эти клетки характеризуются утратой способности к ранней кластеризации в концентрированной «нише» зоны зубчатой извилины гиппокампа, известной как субгранулярная зона. Исследователи предположили, что подобная конфигурация, наблюдаемая у грызунов, может обусловливать возможности длительного нейрогенеза, а это указывает на потенциальное объяснение того, почему нейрогенез у людей в зрелом возрасте отличается модуляциями.

Резюмируя итоги масштабного исследования, авторы признали, что, несмотря на тщательный поиск, невозможно окончательно подтвердить отсутствие вероятности нейрогенеза в гиппокампе взрослых людей. Наряду с этим ученые подчеркивают, что уникальность и редкость идентификации этого процесса может указывать на меньшую эволюционную значимость его в механизмах нейропластичности, обучения и памяти на протяжении жизни человека.

Таким образом, эксперты приходят к заключению о том, что отсутствие нейрогенеза в мозге взрослого человека не может рассматриваться в негативном аспекте, поскольку указывает на отличия человека от других представителей животного мира и приближает исследователей будущего к разработке соответствующих новым взглядам методов лечения заболеваний головного мозга.

• Sorrells S.F., Paredes M.F., Cebrian-Silla A. et al. (2018) Human hippocampal neurogenesis drops sharply in children to undetectable levels in adults. Nature, Mar. 7 [Epub. ahead of print].
• University of California — San Francisco (2018) Birth of new neurons in the human hippocampus ends in childhood. ScienceDaily, Mar. 7 (https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180307141356.htm).

Наталья Савельева-Кулик