Нервные клетки не восстанавливаются

Достижения современной регенеративной медицины, в частности, недавно открытые свойства стволовых клеток, позволяют усомниться в этой всем нам известной с детства аксиоме. Однако для того, чтобы совсем её опровергнуть, ещё предстоит пройти неблизкий путь. В чём заключаются основные сложности, рассказывает заведующая лабораторией экспериментальной нейробиологии Института биологии развития им. Н.К. Кольцова доктор биологических наук Мария Анатольевна Александрова.

Чем же так замечательны стволовые клетки? Тем, что служат прародителями для всех остальных. Нервные «вылупляются» одними из первых. Пройдя несколько этапов формирования, во время которых они испытывают влияние множества факторов,  большинство из них  «цементируется» — берёт на себя раз и навсегда определённые роли. Это естественно — во взрослом мозге всё должно быть «разложено по полочкам» и никакой импровизации не желательно.

В этой ситуации наш главный мыслительный орган не имеет никакой возможности поддержки регенерации — всякое повреждение клетки приводит к тому, что моментально возникает воспалительная реакция.

Особенно обидно, что всё это происходит на фоне процессов периферической нервной системы, которая обладает достаточно совершенной способностью к восстановлению.

Однако ещё в 1960-х годах учёные обнаружили: в нашем организме и во взрослом состоянии присутствуют стволовые клетки, а значит, там постоянно происходит регенерация.

«Теперь совершенно очевидно, что все клетки нервной системы происходят из малодифференцированных  — так называемого нейроэпителия. То есть существует такая своеобразная клетка-мать, во время своего развития даёт множество дифференцировок, продуцируя «детёнышей»  разных типов, а затем переходит в другую форму и становится стволовой клеткой взрослого мозга. Теперь у неё есть свои новые функции, но при этом она помнит, что когда-то была нейроэпителием, и способна продуцировать нейроны в специфических нишах, где они концентрируются», — рассказывает Мария Анатольевна.

Хорошо исследованы стволовые клетки, расположенные в гиппокампе и при желудочковой зоне головного мозга. Сейчас всех волнует, как  управлять их дифференциацией. Есть огромный набор сигналов, но учёные не знают, какие из них (скорее всего не индивидуально, а в комплексе) ответственны за эти процессы. Более того, уже достаточно очевидно: стволовые клетки не обеспечивают регенерацию за пределами своих зон компетенции. Есть работы, показывающие, что в случае достаточно сильного повреждения они, конечно, способны отклониться от обычного пути миграции и прийти в место, где требуется помощь, но дальнейшая их судьба там неизвестна.

Однако исследователи не оставляют попыток. «Мы предлагаем использовать стволовые клетки, которые можно содержать в культуре, как способ стимулирования регенерации, доставляя их в любую область центральной нервной системы путем инъекции», — говорит Мария Александрова.

В Институте биологии развития им. Н.К. Кольцова нейральные стволовые клетки трансплантировали в мозг крысам. От гиппокампа они мигрировали в ту область, где находился повреждённый нейрон, и интегрировались с уже имеющимися клетками. Когнитивная функция мозга не сказать, чтобы восстанавливалась до нормы, но становилась гораздо лучше по сравнению с результатами других методов лечения. Количественный анализ свидетельствовал о том, что после трансплантации насчитывалось гораздо больше нормальных нейронов, чем при повреждении. В спином мозге они также продемонстрировали  не очень высокое, но ощутимое влияние на восстановление. Затем эти же клетки учёные подсадили в травмированную сетчатку глаза, и было показано, что они хорошо нормализуют нейронные ответы.

Но если нейральные стволовые клетки  оказались столь эффективными, то возникает вопрос, откуда их брать для того, чтобы этот способ терапии был внедрён в медицину? В гиппокампе и в супермолекулярной зоне они присутствую в недостаточном количестве, но, оказывается, подобные структуры обнаружены в  сетчатке глаза — это клетки пигментного эпителия, которые в процессе культивирования могут быть «опущены» до состояния близкого к плюрипотентному.  Молекулярные исследования показали, что клетки из сетчатки выходят в дедифференцировку гораздо быстрее, чем их собратья из неокортекса, и являются гораздо пластичнее своих соседей из переднего мозга. 

Однако на пути широкого применения нейральных стволовых клеток стоит другая проблема: непредсказуемость их развития в повреждённом органе. Неизвестно, как они захотят действовать и чем стать.

«Ситуация складывается таким образом: да, мы можем полностью охарактеризовать эти клетки в момент культивирования, но как только мы их трансплантируем в патологическое микроокружение, оно начинает влиять на последующую дифференцировку. Например, у человека 20 лет незаметно для него и окружающих развивалась болезнь Паркинсона, и вот она наконец обнаружена и, казалась бы, можно делать операцию. Но ведь мозг всё это время не стоял на месте — процессы дегенерации в нём всегда чем-то компенсируются, и что делается в той области, куда предполагается пересадить клетки, мы не знаем, — объясняет Мария Александрова. —  Нейротрансплантация обязательно нужна, но заранее прогнозировать положительный эффект пока нельзя, ведь сочетание микроокружения патологического мозга и привнесённых стволовых клеток непредсказуемо».