Нервные клетки не только восстанавливаются, но и пересаживаются

Ожирение можно вылечить пересадкой нервных клеток

Пересадка нервных клеток помогает восстановить нормальные функции мозга, установили американские нейрофизиологи в опытах над химерическим мозгом мышей-мутантов. Об очередном прорыве в области управляемого нейрогенеза сообщает Science.

Группе, объединившей исследователей из Гарвардского университета, Центрального госпиталя Массачусетса и Гарвардской медицинской школы (Бостон, США) удалось трансплантировать эмбриональные нервные клетки взрослым мышам, невосприимчивым к лептину – гормону, регулирующему обмен веществ и вес тела. 

Трансплантированные клетки восстановили нормальные функции гипоталамуса, отдела мозга, регулирующего функции эндокринной системы, в результате чего животные, обреченные на хроническое ожирение, переставали набирать лишний вес.

Возможно, что в будущем с помощью пересаженных нейронов удастся лечить эпилепсию, болезнь Паркинсона, аутизм, спинномозговые травмы и генетические заболевания нервной системы, не поддающиеся лечению другими методами.

"До этого было известно, что пересаженные клетки могут полноценно приживаться только в двух отделах мозга – обонятельной луковице и зубчатой извилине гиппокампа. Нам же удалось методом пересадки клеток восстановить системные функции гипоталамуса – отдела мозга, в котором не происходит естественная регенерация нейронов", поясняет значение экспериментов, результаты которых публикует Science, профессор Джеффри Маклис, заведующий лабораторией Гарвардского университета.

Результаты, полученные в лаборатории Маклиса, расширяют номенклатуру "мозговых департаментов", в которых может происходить регенерация нервных клеток, или нейрогенез – явление, которое долгое время отрицалось как большей частью научного сообщества, так и обывателями, считавшими, что "нервные клетки не восстанавливаются".

Открытие нейрогенеза в гиппокампе – отделе мозга, отвечающем за консолидацию кратковременных воспоминаний в долговременные – основательно подкорректировало представление о взрослом мозге, как статичной системе, адаптирующейся исключительно за счет перестройки связей между нейронами, число которых в мозге взрослого организма остается неизменным. Однако за последние несколько лет стало поступать все больше данных, что нейрогенез происходит не только в "мобильном" гиппокампе, выполняющем, в частности, функцию пространственной памяти, но и в более "стабильном" гипоталамусе, отвечающем за базовые функции обмена.

Профессор Маклис был одним из первых, кто сумел опровергнуть догму статичного мозга еще в 2000-м году успешно пересадив эмбриональные нейроны в кору головного мозга взрослой мыши. Несмотря на то, что нейроны прижились, оставалось непонятным, способны ли новые клетки выполнять те же функции, что и старые, то есть устанавливать новые синаптические связи, участвуя в постоянной адаптивной перестройке нейронных сетей, сопровождаемой образованием новых связей между нервными клетками – синапсов.

Тот же вопрос, функционируют ли новые клетки как полноправные нейроны, или становятся частью нейроглии (вспомогательной клеточной инфраструктуры, не образующей синаптических связей), оставался нерешенным и в опытах Джеффри Флира и Джорджа Райсмана, которым в 2005 удалось с помощью специальных химических препаратов вызвать нейрогенез в дефектном гипоталамусе взрослой мыши.

Теперь, объединив усилия, группа Флира и лаборатория Маклиса сняли часть претензий критиков теории нейрогенеза и доказали, что пересаженные нейроны образуют полноценные синаптические связи в мозге взрослого млекопитающего.

С помощью микроскопа сверх-высокого разрешения с ультра-звуковым позиционированием им удалось с большой точностью пересадить нервные клетки, взятые из здорового эмбриона и помеченные флюоресцентным геном, в дефектный гипоталамус взрослой мыши, нейроны которого были невосприимчивы к лептину.

Участок синаптического терминала (зеленые стрелки) между хозяйским и пересаженным нейроном. (линия в верхней части соответствует 500 нм). // Science

Пересаженные клетки, легко отслеживаемые по флюоресцентному свечению, не только хорошо прижились, но и успешно дифференцировались в четыре группы нейронов, восприимчивых к этому гормону, а взрослые мыши с пересаженными нервными клетками стали в результате весить на 30% меньше, чем животные в контрольной группе – мыши с таким же дефектом метаболизма, и мыши, чей метаболизм корректировался другими методами (химическими и гормональными).

Более детальное исследование "химерического гипоталамуса" с помощью электронного микроскопа, молекулярного анализа и специального метода, позволяющего фиксировать электрический потенциал групп нейронов вплоть до отдельных клеток, показал, что пересаженные здоровые нейроны полностью интегрировались в нейросеть мыши-мутанта, установив с хозяйскими клетками нормальные синаптические связи и, таким образом, компенсировав дефект, не позволявший им нормально реагировать на гормон.

"На самом деле, эмбриональные нейроны не обязательно встраивать в нейроткань реципиента с огромной точностью", комментирует Флир результаты опытов. "Нейроны, просто оказавшись в "родном" окружении, начинают выполнять функцию антенн, мгновенно реагирующих на гормон и восстанавливающих прохождение сигнала. Я поражен, что столь малое число генетически нормальных клеток сумело восстановить нормальную регуляцию обмена. Это позволяет с оптимизмом смотреть на будущее контролируемого нейрогенеза в терапии других заболеваний, связанных с нарушениеми мозговых функций, в том числе психических", резюмирует профессор.