Нервные клетки восстанавливаются

Эпоха ядерных испытаний оставила неизгладимый след в головах живших тогда людей в виде изотопа углерода 14C. Этот след помог разгадать давнюю загадку о нейронах человеческого мозга.

Группа шведских ученых из Королевского Каролинского института поставила, наконец, точку в спорах, в течение пятнадцати лет не дававших покоя исследователям человеческого мозга: они доказали, что, вопреки распространенному мнению, в мозге взрослых людей могут образовываться новые нейроны. Правда, вырастают они только в одном, очень небольшом участке мозга – в гиппокампусе. Статья об этом открытии была опубликована в журнале Cell.

Долгое время считалось, что нейроны – единственные человеческие клетки, которые во взрослом возрасте не делятся. Сомнения в этой позиции, уже успевшей стать общепринятой догмой, возникли в 1998 году — после исследования, проведенного также шведами, которое показало, что новые нейроны в мозгу рождаются на протяжении всей жизни человека. В той работе ученые вводили в мозг пациентов, согласившихся на посмертное исследование, специальное соединение, которое применялось для контроля за делением клеток раковой опухоли, маркируя вновь появившиеся.

Этот маркер при посмертном обследовании позволил обнаружить новые нейроны, родившиеся уже после инъекции, но обнаружены они были только в гиппокампусе — области человеческого мозга, отвечающей за память и обучение.

Однако в дальнейшем выяснилось, что это соединение-маркер токсично, и поэтому повторные эксперименты подобного типа больше не проводились, а вопрос о «ротации» нейронов надолго повис в воздухе. 10 лет назад Кирсти Сполден, невролог из Каролинского института, первый автор вчерашней статьи в Cell, по совету своего коллеги и соавтора Джонаса Фризена решила подойти к вопросу с неожиданной стороны и прибегнуть к помощи… атомных взрывов.

Ее группа воспользовалась тем обстоятельством, что наземные ядерные испытания, проведенные в США и СССР в пятидесятые и шестидесятые годы, «обогатили» земную атмосферу удвоенным количеством долгоживущего изотопа углерода 14С. Лишь в 1963 году договором испытания были запрещены в трех средах — космическом пространстве, атмосфере и под водой.

Клетки живых организмов в момент деления потребляют атмосферный углерод, поэтому, если человеческие нейроны делятся, то «атомные» годы должны были оставить след не только в воспоминаниях живших тогда людей, но и в сердцах, костях, мягких тканях и мозгах.

Отделить «загрязненные» нейроны от тех, что образовались до атомной эры, оказалось непростой задачей. Изотоп углерода в лучшем случае может присутствовать лишь в одной из пятнадцати ДНК нейронных клеток, и, по словам Сполден, было очень трудно выделить его из шести граммов ткани гиппокампуса. Первые пять лет работы ушли на поиск эффективного метода отделения 20 миллионов нейронов от клеток других типов.

Метод в конце концов был найден, и следующие пять лет ушли на то, чтобы научиться выделять из нейронов их ДНК и затем отсортировать атомы углерода по весу, чтобы, наконец, получить процентное содержание углерода-14.

И лишь после всех этих кажущихся безрезультатными десяти лет исследователи получили возможность приступить к непосредственным исследованиям.

Они выделили гиппокампусы из мозга 55 умерших людей (при жизни давших согласие на такое исследование), отсортировали их по клеткам, извлекли ДНК из полученных нейронов и отправили генетический материал в Ливерморскую национальную лабораторию.

Там этот материал превратили в таблетки из чистого углерода и с помощью ускорителя частиц разделили содержащиеся в таблетках атомы по весу, что в конечном счете позволило определить соотношение 14С к 12С.Сподинг и Фризен с коллегами, разработали математическую модель, позволявшую из этих соотношений выяснить, рождаются ли во взрослом мозгу новые нейроны, а если рождаются, то с какой частотой.

Выяснилось в результате, что действительно есть нейроны, несущие в своих ДНК радиоактивные следы ядерных испытаний и появившиеся у своих носителей уже во взрослом возрасте.

Выяснилось также, что каждый день в гиппокампусе рождается примерно 1400 новых нейронов. Иначе говоря, более трети нейронов гиппокампуса регулярно заменяются новыми.

«Одни клетки умирают, другие занимают их место, — говорит Сполдинг. – Это постоянный поток жизни и смерти».

Поставив точку в одном вопросе, ученые, как всегда, получили взамен новые вопросы. Почему мозг человека воспроизводит нейроны только там, а не по всему своему объему, как это происходит у некоторых видов рептилий, рыб, лягушек и птиц? И почему нейроны рождаются именно в гиппокампусе? Что это – эволюционная необходимость или уже ненужный эволюционный рудимент? На эти вопросы ученым еще только предстоит ответить.