Новые нервные клетки — даже в старости

После рождения мозг теряет множество нервных клеток, и этот процесс продолжается всю жизнь — большинство нейронов формируется до рождения, после чего многие избыточные нейроны дегенерируют. Однако существуют клетки, сохраняющие способность к делению в пожилом возрасте — по крайней мере, в мозге мышей.

Учёные из Института иммунобиологии и эпигенетики Общества Макса Планка во Фрайбурге обнаружили, что существуют разные типы нейрональных стволовых клеток, способных создавать новые нейроны. В то время как у молодых животных они делятся непрерывно, у более старых животных большая часть этих клеток сохраняется в состоянии покоя. Однако производство новых клеток можно реактивировать, например, с помощью физической активности или эпилептических припадков. То, что происходит у мышей, может быть применимо и к людям, поскольку нейроны, способные к делению, также встречаются в мозге человека во взрослом возрасте (Cell Stem Cell, 7 мая 2010 г.).

Долгое время преобладало мнение, что мозг с возрастом теряет способность к обучению и запоминанию. Однако в гиппокампе — области мозга, играющей центральную роль в функциях обучения и памяти — существуют нейрональные стволовые клетки, которые могут производить новые нервные клетки на протяжении всей жизни. Известно, что у мышей вновь образованные клетки интегрируются в существующие сети и играют важную роль в способности животных к обучению. Тем не менее, с возрастом образование новых клеток снижается, и причины этого до сих пор были неизвестны.

Исследователям из Фрайбурга вместе с коллегами из Дрездена и Мюнхена впервые удалось объяснить, почему в мозге взрослых мышей образуется меньше новых нейронов. Они идентифицировали разные популяции нейрональных стволовых клеток, продемонстрировав, что в гиппокампе есть активные и покоящиеся (неактивные) нейрональные стволовые клетки. «У молодых мышей стволовые клетки делятся в четыре раза чаще, чем у старых животных. Однако количество клеток у старых животных лишь немного меньше. Следовательно, нейрональные стволовые клетки не исчезают с возрастом, а сохраняются в резерве», — объясняет Вердон Тейлор.

Точные факторы, влияющие на реактивацию покоящихся стволовых клеток, пока не ясны. Однако клетки можно стимулировать к повторному делению. Учёные наблюдали больше новорождённых нейронов гиппокампа у физически активных мышей, чем у их неактивных собратьев. «Следовательно, бег способствует образованию новых нейронов», — говорит Вердон Тейлор. Патологическая активность мозга, например, во время эпилептических припадков, также запускает деление нейрональных стволовых клеток.

Горизонтальные и радиальные стволовые клетки

Разные популяции стволовых клеток легко различить под микроскопом. Первая группа — это клетки, которые лежат перпендикулярно поверхности гиппокампа. Большинство этих радиальных стволовых клеток находятся в состоянии покоя. В отличие от них, более 80% клеток в группе горизонтальных стволовых клеток — клеток, ориентация которых параллельна поверхности гиппокампа — непрерывно образуют новые клетки; остальные 20% находятся в покое, но спорадически активируются. Активность генов, таких как Notch, RBP-J и Sox2, характерна для всех этих клеток.

Радиальные и горизонтальные стволовые клетки различаются не только своим расположением, но и, по-видимому, реагируют на разные стимулы. Когда животные физически активны, некоторые радиальные стволовые клетки выходят из состояния покоя и начинают делиться, в то время как на горизонтальные стволовые клетки это мало влияет. В результате у активных мышей делится больше радиальных стволовых клеток. Горизонтальные стволовые клетки, напротив, также реагируют на эпилептические припадки.

Похоже, нейрональные стволовые клетки встречаются не только в мозге мышей. Присутствие нейронов, образовавшихся в течение жизни, также было продемонстрировано в гиппокампе человека. Поэтому учёные предполагают, что разные типы активных и неактивных стволовых клеток также возникают в мозге человека. Возможно, что неактивные стволовые клетки у людей также можно активировать, подобно неактивным стволовым клеткам у мышей. «Есть указания на то, что избыточное образование новых нейронов играет роль при эпилепсии. Использование нейрональных стволовых клеток мозга для лечения травм мозга или дегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, также может стать возможным в один прекрасный день», — надеется Вердон Тейлор.