Senuweeselle word herstel

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Die populêre uitdrukking "Senuweeselle herstel nie" word van kleins af deur almal as 'n onveranderlike waarheid beskou. Hierdie aksioma is egter niks meer as 'n mite nie, en nuwe wetenskaplike data weerlê dit.

Die natuur lê in die ontwikkelende brein 'n baie hoë veiligheidsmarge: tydens embriogenese word 'n groot oormaat neurone gevorm. Byna 70% van hulle sterf voor die geboorte van 'n kind. Die menslike brein gaan voort om neurone na geboorte te verloor, dwarsdeur die lewe. Hierdie seldood is geneties geprogrammeer. Natuurlik sterf nie net neurone nie, maar ook ander selle van die liggaam. Slegs alle ander weefsels het 'n hoë regeneratiewe kapasiteit, dit wil sê, hul selle verdeel, wat die dooies vervang.

Die regenerasieproses is die aktiefste in die selle van die epiteel en hematopoietiese organe (rooi beenmurg). Maar daar is selle waarin die gene wat verantwoordelik is vir voortplanting deur deling geblokkeer word. Benewens neurone, sluit hierdie selle die selle van die hartspier in. Hoe kry mense dit reg om intelligensie tot op hoë ouderdom te bewaar, as senuweeselle sterf en nie hernu word nie?

Een van die moontlike verklarings: nie alle neurone "werk" gelyktydig in die senuweestelsel nie, maar slegs 10% van neurone. Hierdie feit word dikwels in populêre en selfs wetenskaplike literatuur aangehaal. Ek moes hierdie stelling al herhaaldelik met my binnelandse en buitelandse kollegas bespreek. En nie een van hulle verstaan waar hierdie figuur vandaan kom nie. Enige sel leef en "werk" op dieselfde tyd. In elke neuron vind metaboliese prosesse heeltyd plaas, proteïene word gesintetiseer, senuwee-impulse word gegenereer en oorgedra. Laat ons dus die hipotese van "rustende" neurone verlaat, en laat ons na een van die eienskappe van die senuweestelsel draai, naamlik na sy uitsonderlike plastisiteit.

Die betekenis van plastisiteit is dat die funksies van dooie senuweeselle oorgeneem word deur hul oorlewende "kollegas", wat in grootte toeneem en nuwe verbindings vorm, wat kompenseer vir die verlore funksies. Die hoë, maar nie oneindige doeltreffendheid van sulke vergoeding kan geïllustreer word deur die voorbeeld van Parkinson se siekte, waarin daar 'n geleidelike dood van neurone is. Dit blyk dat totdat ongeveer 90% van die neurone in die brein sterf, die kliniese simptome van die siekte (bewing van die ledemate, beperking van mobiliteit, onstabiele gang, demensie) nie verskyn nie, dit wil sê die persoon lyk feitlik gesond. Dit beteken dat een lewende senuweesel nege dooies kan vervang.

Maar die plastisiteit van die senuweestelsel is nie die enigste meganisme wat die behoud van intelligensie tot 'n ryp ouderdom moontlik maak nie. Die natuur het ook 'n terugval – die opkoms van nuwe senuweeselle in die brein van volwasse soogdiere, of neurogenese.

Die eerste verslag oor neurogenese het in 1962 in die gesogte wetenskaplike tydskrif Science verskyn. Die artikel was getiteld "Vorm nuwe neurone in die brein van volwasse soogdiere?" Die skrywer daarvan, professor Joseph Altman van Purdue Universiteit (VSA), het met behulp van 'n elektriese stroom een van die strukture van die rot se brein (die laterale genikulêre liggaam) vernietig en 'n radioaktiewe stof daar ingespuit wat die nuut-opkomende selle binnedring.’n Paar maande later het die wetenskaplike nuwe radioaktiewe neurone in die talamus (deel van die voorbrein) en serebrale korteks ontdek. Oor die volgende sewe jaar het Altman nog verskeie studies gepubliseer wat die bestaan van neurogenese in die brein van volwasse soogdiere bewys. Maar toe, in die 1960's, het sy werk slegs skeptisisme onder neurowetenskaplikes veroorsaak, hul ontwikkeling het nie gevolg nie.

En eers twintig jaar later is neurogenese "herontdek", maar reeds in die brein van voëls. Baie sangvoëlnavorsers het opgemerk dat die kanariemannetjie Serinus canaria gedurende elke paarseisoen 'n liedjie met nuwe "knieë" sing. Boonop neem hy nie nuwe trillings van sy genote aan nie, aangesien die liedjies selfs in isolasie opgedateer is. Wetenskaplikes het begin om die hoofvokale sentrum van voëls, geleë in 'n spesiale gedeelte van die brein, in detail te bestudeer en gevind dat aan die einde van die paarseisoen (in kanaries kom dit in Augustus en Januarie voor), 'n beduidende deel van die neurone van die vokale sentrum het gesterf, waarskynlik as gevolg van oormatige funksionele las … In die middel 1980's kon professor Fernando Notteboom van Rockefeller Universiteit (VSA) aantoon dat die proses van neurogenese by volwasse manlike kanaries voortdurend in die vokale sentrum plaasvind, maar die aantal neurone wat gevorm word, is onderhewig aan seisoenale skommelinge. Die hoogtepunt van neurogenese by kanaries vind plaas in Oktober en Maart, dit wil sê twee maande na paarseisoene. Daarom word die “musiekbiblioteek” van die manlike kanarie se liedjies gereeld bygewerk.

In die laat 1980's is neurogenese ook by volwasse amfibieë ontdek in die laboratorium van die Leningrad-wetenskaplike professor A. L. Polenov.

Waar kom nuwe neurone vandaan as senuweeselle nie verdeel nie? Die bron van nuwe neurone in beide voëls en amfibieë het geblyk neuronale stamselle van die wand van die ventrikels van die brein te wees. Tydens die ontwikkeling van die embrio is dit uit hierdie selle dat die selle van die senuweestelsel gevorm word: neurone en gliale selle. Maar nie alle stamselle verander in selle van die senuweestelsel nie – sommige van hulle “kruip weg” en wag in die vlerke.

Daar is getoon dat nuwe neurone uit stamselle van die volwasse organisme en in laer gewerwelde diere ontstaan. Dit het egter byna vyftien jaar geneem om te bewys dat 'n soortgelyke proses in die soogdiersenuweestelsel plaasvind.

Vooruitgang in neurowetenskap in die vroeë 1990's het gelei tot die ontdekking van "pasgebore" neurone in die brein van volwasse rotte en muise. Hulle is meestal in die evolusionêr antieke dele van die brein gevind: die reukbolle en die hippokampale korteks, wat hoofsaaklik verantwoordelik is vir emosionele gedrag, stresreaksie en regulering van soogdier se seksuele funksies.

Net soos by voëls en laer gewerwelde diere, is neuronale stamselle by soogdiere naby die laterale ventrikels van die brein geleë. Hul transformasie in neurone is baie intensief. In volwasse rotte word ongeveer 250 000 neurone per maand uit stamselle gevorm, wat 3% van alle neurone in die hippokampus vervang. Die lewensduur van sulke neurone is baie hoog – tot 112 dae. Neuronale stamselle reis 'n lang pad (ongeveer 2 cm). Hulle is ook in staat om na die reukbol te migreer en daar in neurone te verander.

Die reukbolle van die soogdierbrein is verantwoordelik vir die persepsie en primêre verwerking van verskeie reuke, insluitend die herkenning van feromone - stowwe wat in hul chemiese samestelling naby aan geslagshormone is. Seksuele gedrag by knaagdiere word hoofsaaklik gereguleer deur die produksie van feromone. Die hippokampus is onder die serebrale hemisfere geleë. Die funksies van hierdie komplekse struktuur word geassosieer met die vorming van korttermyngeheue, die verwesenliking van sekere emosies en deelname aan die vorming van seksuele gedrag. Die teenwoordigheid van konstante neurogenese in die reukbol en hippokampus by rotte word verklaar deur die feit dat hierdie strukture by knaagdiere die belangrikste funksionele las dra. Daarom sterf die senuweeselle in hulle dikwels, wat beteken dat hulle hernu moet word.

Om te verstaan watter toestande neurogenese in die hippokampus en reukbol beïnvloed, het professor Gage van die Salk Universiteit (VSA) 'n miniatuurstad gebou. Die muise het daar gespeel, liggaamlike opvoeding gedoen, uitgange uit die labirinte gesoek. Dit het geblyk dat in "stedelike" muise nuwe neurone in 'n veel groter aantal as in hul passiewe familielede ontstaan het, vasgevang in 'n roetine-lewe in 'n vivarium.

Stamselle kan uit die brein verwyder word en na 'n ander deel van die senuweestelsel oorgeplant word, waar hulle neurone word. Professor Gage en sy kollegas het verskeie soortgelyke eksperimente uitgevoer, waarvan die indrukwekkendste die volgende was. 'n Gedeelte breinweefsel wat stamselle bevat, is in die vernietigde retina van 'n rotoog oorgeplant. (Die ligsensitiewe binnewand van die oog het 'n "senuweeagtige" oorsprong: dit bestaan uit gemodifiseerde neurone - stawe en keëls. Wanneer die ligsensitiewe laag vernietig word, tree blindheid in.) Die oorgeplante breinstamselle het verander in retinale neurone, hul prosesse het die optiese senuwee bereik, en die rot het sy sig herwin! Boonop, wanneer breinstamselle in 'n ongeskonde oog oorgeplant is, het geen transformasies daarmee plaasgevind nie. Waarskynlik, wanneer die retina beskadig word, word sommige stowwe geproduseer (byvoorbeeld die sogenaamde groeifaktore) wat neurogenese stimuleer. Die presiese meganisme van hierdie verskynsel is egter nog nie duidelik nie.

Wetenskaplikes het voor die taak gestaan om te wys dat neurogenese nie net by knaagdiere voorkom nie, maar ook by mense. Vir hierdie doel het navorsers onder leiding van professor Gage onlangs opspraakwekkende werk verrig. In een van die Amerikaanse onkologiese klinieke het 'n groep pasiënte met ongeneeslike kwaadaardige neoplasmas die chemoterapeutiese middel bromodioksuuridien geneem. Hierdie stof het 'n belangrike eienskap - die vermoë om in die verdeelde selle van verskeie organe en weefsels op tehoop. Broomdioksuuridien word in die DNA van die moedersel opgeneem en word in dogterselle gestoor nadat die moederselle verdeel het. Patologiese navorsing het getoon dat neurone wat bromodioksuuridien bevat, in byna alle dele van die brein gevind word, insluitend die serebrale korteks. Hierdie neurone was dus nuwe selle wat uit stamseldeling ontstaan het. Die vonds het onvoorwaardelik bevestig dat die proses van neurogenese ook by volwassenes voorkom. Maar as neurogenese by knaagdiere slegs in die hippokampus voorkom, dan is dit waarskynlik dat dit meer uitgebreide areas van die brein, insluitend die serebrale korteks, by mense kan vang. Onlangse studies het getoon dat nuwe neurone in die volwasse brein nie net uit neuronale stamselle gevorm kan word nie, maar uit bloedstamselle. Die ontdekking van hierdie verskynsel het euforie in die wetenskaplike wêreld veroorsaak. Die publikasie in die joernaal "Nature" in Oktober 2003 het egter entoesiastiese gemoedere op baie maniere afgekoel. Dit het geblyk dat bloedstamselle wel die brein binnedring, maar hulle verander nie in neurone nie, maar versmelt daarmee en vorm binukleêre selle. Dan word die "ou" kern van die neuron vernietig, en dit word vervang deur die "nuwe" kern van die bloedstamsel. In die rot se liggaam smelt bloedstamselle hoofsaaklik saam met die reuse-selle van die serebellum – Purkinje-selle, hoewel dit nogal selde gebeur: slegs’n paar saamgevoegde selle kan in die hele serebellum gevind word. Meer intense samesmelting van neurone vind plaas in die lewer en hartspier. Dit is nog nie duidelik wat die fisiologiese betekenis hierin is nie. Een van die hipoteses is dat bloedstamselle nuwe genetiese materiaal saam met hulle dra, wat die "ou" serebellêre sel binnedring, sy lewe verleng.

Dus kan nuwe neurone uit stamselle ontstaan, selfs in die volwasse brein. Hierdie verskynsel word reeds wyd gebruik om verskeie neurodegeneratiewe siektes (siektes wat gepaard gaan met die dood van neurone in die brein) te behandel. Stamselpreparate vir oorplanting word op twee maniere verkry. Die eerste is die gebruik van neuronale stamselle, wat in beide die embrio en die volwassene rondom die ventrikels van die brein geleë is. Die tweede benadering is die gebruik van embrioniese stamselle. Hierdie selle is in 'n vroeë stadium van embriovorming in die binneste selmassa geleë. Hulle is in staat om te transformeer in byna enige sel in die liggaam. Die grootste uitdaging om met embrioniese selle te werk, is om hulle in neurone te laat transformeer. Nuwe tegnologieë maak dit moontlik om dit te doen.

Sommige hospitale in die Verenigde State het reeds "biblioteke" gevorm van neuronale stamselle wat uit embrioniese weefsel verkry is, en word in pasiënte oorgeplant. Die eerste pogings tot oorplanting lewer positiewe resultate, hoewel dokters vandag nie die hoofprobleem van sulke oorplantings kan oplos nie: die ongebreidelde vermeerdering van stamselle in 30-40% van die gevalle lei tot die vorming van kwaadaardige gewasse. Geen benadering is nog gevind om hierdie newe-effek te voorkom nie. Maar ten spyte hiervan sal stamseloorplanting ongetwyfeld een van die hoofbenaderings wees in die behandeling van neurodegeneratiewe siektes soos Alzheimer's en Parkinson's, wat die plaag van ontwikkelde lande geword het.