ნერვული უჯრედები აღდგება

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

პოპულარული გამოთქმა „ნერვიული უჯრედები არ აღდგება“ბავშვობიდანვე ყველა აღიქვამს, როგორც უცვლელ ჭეშმარიტებას. თუმცა, ეს აქსიომა სხვა არაფერია, თუ არა მითი და ახალი სამეცნიერო მონაცემები უარყოფს მას.

ბუნება განვითარებად ტვინში დევს უსაფრთხოების ძალიან მაღალ ზღვარს: ემბრიოგენეზის დროს წარმოიქმნება ნეირონების დიდი ჭარბი რაოდენობა. მათი თითქმის 70% ბავშვის დაბადებამდე იღუპება. ადამიანის ტვინი აგრძელებს ნეირონების დაკარგვას დაბადების შემდეგ, მთელი სიცოცხლის განმავლობაში. ეს უჯრედის სიკვდილი გენეტიკურად არის დაპროგრამებული. რა თქმა უნდა, არა მხოლოდ ნეირონები კვდებიან, არამედ სხეულის სხვა უჯრედებიც. მხოლოდ ყველა სხვა ქსოვილს აქვს მაღალი რეგენერაციული უნარი, ანუ მათი უჯრედები იყოფა, ცვლის მკვდარს.

რეგენერაციის პროცესი ყველაზე აქტიურია ეპითელიუმის და სისხლმბადი ორგანოების უჯრედებში (წითელი ძვლის ტვინი). მაგრამ არის უჯრედები, რომლებშიც დაყოფით გამრავლებაზე პასუხისმგებელი გენები დაბლოკილია. გარდა ნეირონებისა, ეს უჯრედები მოიცავს გულის კუნთის უჯრედებს. როგორ ახერხებენ ადამიანები სიბერემდე ინტელექტის შენარჩუნებას, თუ ნერვული უჯრედები კვდებიან და არ განახლდებიან?

ერთ-ერთი შესაძლო ახსნა: ნერვულ სისტემაში ყველა ნეირონი კი არ „მუშაობს“ერთდროულად, არამედ ნეირონების მხოლოდ 10%. ეს ფაქტი ხშირად არის მოხსენიებული პოპულარულ და სამეცნიერო ლიტერატურაშიც კი. არაერთხელ მომიწია ამ განცხადების განხილვა ჩემს ადგილობრივ და უცხოელ კოლეგებთან. და არცერთ მათგანს არ ესმის, საიდან გაჩნდა ეს მაჩვენებელი. ნებისმიერი უჯრედი ერთდროულად ცხოვრობს და „მუშაობს“. თითოეულ ნეირონში მეტაბოლური პროცესები მუდმივად მიმდინარეობს, ცილები სინთეზირდება, ნერვული იმპულსები წარმოიქმნება და გადადის. მაშასადამე, „მოსვენებული“ნეირონების ჰიპოთეზის დატოვების შემდეგ, მივმართოთ ნერვული სისტემის ერთ-ერთ თვისებას, კერძოდ მის განსაკუთრებულ პლასტიურობას.

პლასტიურობის მნიშვნელობა ის არის, რომ მკვდარი ნერვული უჯრედების ფუნქციებს იღებენ მათი გადარჩენილი „კოლეგები“, რომლებიც იზრდებიან ზომით და ქმნიან ახალ კავშირებს, ანაზღაურებენ დაკარგული ფუნქციებს. ასეთი კომპენსაციის მაღალი, მაგრამ არა უსასრულო ეფექტურობის ილუსტრირება შესაძლებელია პარკინსონის დაავადების მაგალითით, რომელშიც ხდება ნეირონების თანდათანობითი სიკვდილი. გამოდის, რომ სანამ თავის ტვინში ნეირონების დაახლოებით 90% არ მოკვდება, დაავადების კლინიკური სიმპტომები (კიდურების კანკალი, მოძრაობის შეზღუდვა, არასტაბილური სიარული, დემენცია) არ ვლინდება, ანუ ადამიანი პრაქტიკულად ჯანმრთელად გამოიყურება. ეს ნიშნავს, რომ ერთ ცოცხალ ნერვულ უჯრედს შეუძლია შეცვალოს ცხრა მკვდარი.

მაგრამ ნერვული სისტემის პლასტიურობა არ არის ერთადერთი მექანიზმი, რომელიც საშუალებას იძლევა შეინარჩუნოს ინტელექტი სიბერემდე. ბუნებას ასევე აქვს ჩანაცვლება - ზრდასრული ძუძუმწოვრების ტვინში ახალი ნერვული უჯრედების გაჩენა ანუ ნეიროგენეზი.

პირველი მოხსენება ნეიროგენეზის შესახებ 1962 წელს გამოჩნდა პრესტიჟულ სამეცნიერო ჟურნალში Science. სტატიას ეწოდა „ახალი ნეირონები ყალიბდება ზრდასრული ძუძუმწოვრების ტვინში?“მისმა ავტორმა, პროფესორმა ჯოზეფ ალტმანმა პერდუის უნივერსიტეტიდან (აშშ), ელექტრული დენის დახმარებით გაანადგურა ვირთხის ტვინის ერთ-ერთი სტრუქტურა (გვერდითი გენიკულური სხეული) და იქ გაუკეთა რადიოაქტიური ნივთიერება, რომელიც შეაღწევს ახლად წარმოქმნილ უჯრედებს. რამდენიმე თვის შემდეგ მეცნიერმა აღმოაჩინა ახალი რადიოაქტიური ნეირონები თალამუსში (წინა ტვინის ნაწილი) და თავის ტვინის ქერქში. მომდევნო შვიდი წლის განმავლობაში ალტმანმა გამოაქვეყნა კიდევ რამდენიმე კვლევა, რომელიც ადასტურებდა ზრდასრული ძუძუმწოვრების ტვინში ნეიროგენეზის არსებობას. თუმცა, შემდეგ, 1960-იან წლებში, მისმა ნაშრომმა მხოლოდ სკეპტიციზმი გამოიწვია ნეირომეცნიერთა შორის, მათი განვითარება არ მოჰყვა.

და მხოლოდ ოცი წლის შემდეგ ნეიროგენეზი "ხელახლა აღმოაჩინეს", მაგრამ უკვე ფრინველების ტვინში.მრავალმა მგალობელმა მკვლევარმა შენიშნა, რომ ყოველი შეჯვარების სეზონზე მამრი კანარი Serinus canaria მღერის სიმღერას ახალი „მუხლებით“. უფრო მეტიც, ის არ იღებს ახალ ტრიალებს თანამოაზრეებისგან, რადგან სიმღერები განახლდა იზოლირებულადაც კი. მეცნიერებმა დაიწყეს ფრინველების ძირითადი ვოკალური ცენტრის დეტალური შესწავლა, რომელიც მდებარეობს თავის ტვინის სპეციალურ განყოფილებაში და დაადგინეს, რომ შეჯვარების სეზონის ბოლოს (კანარიებში ეს ხდება აგვისტოში და იანვარში), ნეირონების მნიშვნელოვანი ნაწილი. ვოკალური ცენტრი გარდაიცვალა, სავარაუდოდ, გადაჭარბებული ფუნქციური დატვირთვის გამო … 1980-იანი წლების შუა ხანებში, პროფესორმა ფერნანდო ნოტბუმმა როკფელერის უნივერსიტეტიდან (აშშ) შეძლო ეჩვენებინა, რომ ზრდასრულ მამაკაც კანარებში ნეიროგენეზის პროცესი მუდმივად მიმდინარეობს ვოკალურ ცენტრში, მაგრამ წარმოქმნილი ნეირონების რაოდენობა ექვემდებარება სეზონურ რყევებს. კანარებში ნეიროგენეზის პიკი ხდება ოქტომბერსა და მარტში, ანუ შეჯვარების სეზონებიდან ორი თვის შემდეგ. სწორედ ამიტომ რეგულარულად განახლდება მამრი კანარის სიმღერების „მუსიკის ბიბლიოთეკა“.

1980-იანი წლების ბოლოს ნეიროგენეზი ასევე აღმოაჩინეს ზრდასრულ ამფიბიებში ლენინგრადის მეცნიერის პროფესორ ა.ლ. პოლენოვის ლაბორატორიაში.

საიდან მოდის ახალი ნეირონები, თუ ნერვული უჯრედები არ იყოფა? როგორც ფრინველებში, ასევე ამფიბიებში ახალი ნეირონების წყარო აღმოჩნდა ტვინის პარკუჭების კედლის ნეირონული ღეროვანი უჯრედები. ემბრიონის განვითარების დროს სწორედ ამ უჯრედებიდან ყალიბდება ნერვული სისტემის უჯრედები: ნეირონები და გლიური უჯრედები. მაგრამ ყველა ღეროვანი უჯრედი არ გადაიქცევა ნერვული სისტემის უჯრედებად – ზოგიერთი მათგანი „იმალებოდა“და ფრთებში ელოდება.

ნაჩვენებია, რომ ახალი ნეირონები წარმოიქმნება ზრდასრული ორგანიზმის ღეროვანი უჯრედებიდან და ქვედა ხერხემლიანებში. თუმცა, თითქმის თხუთმეტი წელი დასჭირდა იმის დასამტკიცებლად, რომ მსგავსი პროცესი ხდება ძუძუმწოვრების ნერვულ სისტემაში.

1990-იანი წლების დასაწყისში ნეირომეცნიერების მიღწევებმა განაპირობა ზრდასრული ვირთხებისა და თაგვების ტვინში "ახალშობილი" ნეირონების აღმოჩენა. ისინი ძირითადად აღმოაჩინეს ტვინის ევოლუციურად უძველეს ნაწილებში: ყნოსვის ბოლქვებსა და ჰიპოკამპის ქერქში, რომლებიც ძირითადად პასუხისმგებელნი არიან ემოციურ ქცევაზე, სტრესზე რეაგირებაზე და ძუძუმწოვრების სექსუალური ფუნქციების რეგულირებაზე.

ისევე როგორც ფრინველებში და ქვედა ხერხემლიანებში, ძუძუმწოვრებშიც, ნეირონული ღეროვანი უჯრედები განლაგებულია თავის ტვინის გვერდითი პარკუჭების მახლობლად. მათი ტრანსფორმაცია ნეირონებად ძალიან ინტენსიურია. ზრდასრულ ვირთხებში თვეში დაახლოებით 250 000 ნეირონი იქმნება ღეროვანი უჯრედებიდან, რომლებიც ანაცვლებენ ჰიპოკამპის ყველა ნეირონის 3%-ს. ასეთი ნეირონების სიცოცხლის ხანგრძლივობა ძალიან მაღალია - 112 დღემდე. ნეირონული ღეროვანი უჯრედები დიდ გზას მოგზაურობენ (დაახლოებით 2 სმ). მათ ასევე შეუძლიათ ყნოსვის ბოლქვში გადატანა, იქ ნეირონებად გადაქცევა.

ძუძუმწოვრების ტვინის ყნოსვითი ბოლქვები პასუხისმგებელნი არიან სხვადასხვა სუნის აღქმასა და პირველად დამუშავებაზე, მათ შორის ფერომონების ამოცნობაზე - ნივთიერებები, რომლებიც თავიანთი ქიმიური შემადგენლობით ახლოს არიან სქესობრივ ჰორმონებთან. მღრღნელებში სექსუალური ქცევა, პირველ რიგში, რეგულირდება ფერომონების წარმოებით. ჰიპოკამპი მდებარეობს ცერებრალური ნახევარსფეროს ქვეშ. ამ რთული სტრუქტურის ფუნქციები დაკავშირებულია მოკლევადიანი მეხსიერების ჩამოყალიბებასთან, გარკვეული ემოციების რეალიზებასთან და სექსუალური ქცევის ფორმირებაში მონაწილეობასთან. მუდმივი ნეიროგენეზის არსებობა ვირთხებში ყნოსვის ბოლქვში და ჰიპოკამპში აიხსნება იმით, რომ მღრღნელებში ეს სტრუქტურები ატარებენ ძირითად ფუნქციურ დატვირთვას. ამიტომ მათში ნერვული უჯრედები ხშირად იღუპებიან, რაც იმას ნიშნავს, რომ მათ განახლება სჭირდებათ.

იმის გასაგებად, თუ რა პირობები ახდენს გავლენას ჰიპოკამპუსსა და ყნოსვის ბოლქვის ნეიროგენეზზე, პროფესორმა გეიჯმა სოლკის უნივერსიტეტიდან (აშშ) ააგო მინიატურული ქალაქი. თაგვები იქ თამაშობდნენ, ფიზიკურ განათლებას ატარებდნენ, ეძებდნენ გასასვლელებს ლაბირინთებიდან.აღმოჩნდა, რომ „ურბანულ“თაგვებში ახალი ნეირონები წარმოიქმნება ბევრად უფრო დიდი რაოდენობით, ვიდრე მათ პასიურ ნათესავებში, რომლებიც ჩაძირულნი იყვნენ რუტინულ ცხოვრებას ვივარიუმში.

ღეროვანი უჯრედები შეიძლება ამოღებულ იქნეს ტვინიდან და გადანერგილი იყოს ნერვული სისტემის სხვა ნაწილში, სადაც ისინი ნეირონებად იქცევიან. პროფესორმა გეიჯმა და მისმა კოლეგებმა ჩაატარეს რამდენიმე მსგავსი ექსპერიმენტი, რომელთაგან ყველაზე შთამბეჭდავი იყო შემდეგი. ღეროვანი უჯრედების შემცველი ტვინის ქსოვილის ნაწილი გადანერგილი იქნა ვირთხის თვალის განადგურებულ ბადურაზე. (თვალის სინათლისადმი მგრძნობიარე შიდა კედელს აქვს "ნერვული" წარმოშობა: შედგება მოდიფიცირებული ნეირონებისგან - ღეროებისგან და კონუსებისგან. სინათლისადმი მგრძნობიარე შრის განადგურებისას ჩნდება სიბრმავე.) გადანერგილი ტვინის ღეროვანი უჯრედები გადაიქცევა ბადურის ნეირონებად., მათმა პროცესებმა მხედველობის ნერვამდე მიაღწია და ვირთხამ მხედველობა დაიბრუნა! უფრო მეტიც, ტვინის ღეროვანი უჯრედების ხელუხლებელ თვალში გადანერგვისას მათთან არანაირი ტრანსფორმაცია არ მომხდარა. ალბათ, როდესაც ბადურა ზიანდება, წარმოიქმნება გარკვეული ნივთიერებები (მაგალითად, ე.წ. ზრდის ფაქტორები), რომლებიც ასტიმულირებენ ნეიროგენეზს. თუმცა, ამ ფენომენის ზუსტი მექანიზმი ჯერ კიდევ არ არის ნათელი.

მეცნიერებს დავალება ჰქონდათ ეჩვენებინათ, რომ ნეიროგენეზი ხდება არა მხოლოდ მღრღნელებში, არამედ ადამიანებშიც. ამ მიზნით მკვლევარებმა პროფესორ გეიგის ხელმძღვანელობით ცოტა ხნის წინ სენსაციური სამუშაო შეასრულეს. ერთ-ერთ ამერიკულ ონკოლოგიურ კლინიკაში განუკურნებელი ავთვისებიანი ნეოპლაზმების მქონე პაციენტების ჯგუფმა მიიღო ქიმიოთერაპიული პრეპარატი ბრომოდიოქსიურიდინი. ამ ნივთიერებას აქვს მნიშვნელოვანი თვისება - სხვადასხვა ორგანოებისა და ქსოვილების გამყოფ უჯრედებში დაგროვების უნარი. ბრომოდიოქსიურიდინი შედის დედის უჯრედის დნმ-ში და ინახება ქალიშვილურ უჯრედებში დედის უჯრედების დაყოფის შემდეგ. პათოლოგიურმა კვლევამ აჩვენა, რომ ბრომოდიოქსიურიდინის შემცველი ნეირონები გვხვდება თავის ტვინის თითქმის ყველა ნაწილში, მათ შორის თავის ტვინის ქერქში. ასე რომ, ეს ნეირონები იყო ახალი უჯრედები, რომლებიც წარმოიქმნა ღეროვანი უჯრედების დაყოფის შედეგად. აღმოჩენამ უპირობოდ დაადასტურა, რომ ნეიროგენეზის პროცესი მოზრდილებშიც ხდება. მაგრამ თუ მღრღნელებში ნეიროგენეზი ხდება მხოლოდ ჰიპოკამპში, მაშინ ადამიანებში, სავარაუდოა, რომ მას შეუძლია დაიკავოს ტვინის უფრო ფართო უბნები, მათ შორის ცერებრალური ქერქის ჩათვლით. ბოლო კვლევებმა აჩვენა, რომ ზრდასრულთა ტვინში ახალი ნეირონები შეიძლება ჩამოყალიბდეს არა მხოლოდ ნეირონების ღეროვანი უჯრედებისგან, არამედ სისხლის ღეროვანი უჯრედებისგან. ამ ფენომენის აღმოჩენამ მეცნიერულ სამყაროში ეიფორია გამოიწვია. თუმცა, 2003 წლის ოქტომბერში ჟურნალ "Nature"-ში გამოქვეყნებულმა პუბლიკაციამ მრავალი თვალსაზრისით გააგრილა ენთუზიასტი გონება. აღმოჩნდა, რომ სისხლის ღეროვანი უჯრედები მართლაც აღწევენ ტვინში, მაგრამ ისინი არ გადაიქცევიან ნეირონებად, არამედ ერწყმის მათ და წარმოქმნიან ორბირთვულ უჯრედებს. შემდეგ ნეირონის „ძველი“ბირთვი ნადგურდება და მას ანაცვლებს სისხლის ღეროვანი უჯრედის „ახალი“ბირთვი. ვირთხის სხეულში სისხლის ღეროვანი უჯრედები ძირითადად ერწყმის ტვინის გიგანტურ უჯრედებს - პურკინჯეს უჯრედებს, თუმცა ეს საკმაოდ იშვიათად ხდება: მხოლოდ რამდენიმე შერწყმული უჯრედი გვხვდება მთელ ცერებრუმში. ნეირონების უფრო ინტენსიური შერწყმა ხდება ღვიძლში და გულის კუნთში. ჯერ არ არის ნათელი, რა არის ამაში ფიზიოლოგიური მნიშვნელობა. ერთ-ერთი ჰიპოთეზაა, რომ სისხლის ღეროვანი უჯრედები ატარებენ ახალ გენეტიკურ მასალას, რომელიც ცერებრალური უჯრედის „ძველ“უჯრედში შესვლისას ახანგრძლივებს მის სიცოცხლეს.

ასე რომ, ახალი ნეირონები შეიძლება წარმოიშვას ღეროვანი უჯრედებიდან ზრდასრულ ტვინშიც კი. ეს ფენომენი უკვე ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ნეიროდეგენერაციული დაავადებების სამკურნალოდ (დაავადებები, რომლებსაც თან ახლავს ტვინში ნეირონების სიკვდილი). გადანერგვისთვის ღეროვანი უჯრედების პრეპარატები მიიღება ორი გზით.პირველი არის ნეირონული ღეროვანი უჯრედების გამოყენება, რომლებიც ემბრიონშიც და ზრდასრულშიც განლაგებულია თავის ტვინის პარკუჭების ირგვლივ. მეორე მიდგომა არის ემბრიონის ღეროვანი უჯრედების გამოყენება. ეს უჯრედები განლაგებულია უჯრედის შიდა მასაში ემბრიონის ფორმირების ადრეულ ეტაპზე. მათ შეუძლიათ სხეულის თითქმის ნებისმიერ უჯრედად გარდაქმნა. ემბრიონის უჯრედებთან მუშაობის ყველაზე დიდი გამოწვევა არის მათი გადაქცევა ნეირონებად. ახალი ტექნოლოგიები ამის საშუალებას იძლევა.

შეერთებული შტატების ზოგიერთ საავადმყოფოში უკვე ჩამოყალიბებულია ემბრიონის ქსოვილისგან მიღებული ნეირონული ღეროვანი უჯრედების „ბიბლიოთეკა“და მიმდინარეობს პაციენტებში გადანერგვა. ტრანსპლანტაციის პირველი მცდელობები დადებით შედეგს იძლევა, თუმცა დღეს ექიმები ვერ წყვეტენ ასეთი ტრანსპლანტაციის მთავარ პრობლემას: ღეროვანი უჯრედების ყოვლისმომცველი გამრავლება შემთხვევათა 30-40%-ში იწვევს ავთვისებიანი სიმსივნეების წარმოქმნას. ჯერ არ არის ნაპოვნი მიდგომა ამ გვერდითი ეფექტის თავიდან ასაცილებლად. მაგრამ ამის მიუხედავად, ღეროვანი უჯრედების ტრანსპლანტაცია უდავოდ იქნება ერთ-ერთი მთავარი მიდგომა ნეიროდეგენერაციული დაავადებების სამკურნალოდ, როგორიცაა ალცჰეიმერი და პარკინსონი, რომლებიც განვითარებული ქვეყნების უბედურებად იქცა.