Д.С. Иванов В течение большей части XX века специалисты в области нейробиологии считали, что в головном мозге взрослых млекопитающих не происходит образование новых нейронов. Первые исследования, в которых опровергалось это утверждение, было опубликовано в 1965
Д.С. Иванов
В течение большей части XX века специалисты в области нейробиологии считали, что в головном мозге взрослых млекопитающих не происходит образование новых нейронов. Первые исследования, в которых опровергалось это утверждение, было опубликовано в 1965 году G. Altman и G. Das [1]. Тем не менее, только лишь к 90-ым годам было получено достаточно данных, чтобы научное сообщество признало факт существования нейрогенеза у взрослых животных. В настоящее время установлено, что, например, у грызунов существует, по крайней мере, две области в головном мозге, в которых происходит активное образование новых нейронов в течение всей жизни: зубчатая извилина гиппокампа и обонятельная луковица. С другой стороны, у взрослых нечеловекообразных обезьян интенсивность нейрогенеза очень мала. Эти данные легли в основу предположений некоторых ученых о том, что в процессе эволюции приматов происходило постепенное угнетение нейрогенеза, и что активность нейрогенеза у человека, вероятно, недостаточна, чтобы играть какую-либо существенную роль в функционировании головного мозга [2]. В основополагающем исследовании P. Eriksson в 1998 году было показано существование нейрогенеза в гиппокампе головного мозга взрослых людей [3], однако, вплоть до настоящего времени, количество образующихся в течение жизни нейронов, а также динамика этого процесса не были установлены.
В 2005 году Spalding и Frisen из Каролинского института в Стокгольме разработали оригинальный метод определения времени появления клеток в посмертно изъятых образцах тканей с помощью техники радиоуглеродного датирования [4]. Интенсивные испытания ядерного оружия во время холодной войны привели к значительному всплеску содержания радиоактивного изотопа углерода 14C в биосфере. В последующем, в связи с ограничением ядерных испытаний, уровень 14C постепенно падал. В виде углекислого газа 14C абсорбируется растениями в процессе фотосинтеза. В свою очередь, благодаря употреблению растений в пищу, 14C попадает в организм животных. При этом содержание 14C у последних тесно коррелирует с концентрацией этого изотопа в окружающей среде. Во время деления клеток во вновь синтезирующуюся ДНК попадает определенное количество 14C, пропорциональное концентрации 14C в атмосфере на момент митоза. Таким образом, измерение радиоактивного излучения клеточных ядер используется для определения даты рождения клетки. Этот метод хорошо подходит для изучения медленно обновляющихся популяций клеток. Точность определения даты появления клетки составляет +/- 1.5 года, однако значительно более высокая точность может быть достигнута путем анализа данных, полученных при нескольких независимых измерениях.
Используя описанную технику, в 2012 году группа Spalding и Frisen показала, что обонятельная луковица у людей не содержит нейронов, появившихся в зрелом возрасте [5]. В этом отношении человек поразительно отличается от других видов млекопитающих, например грызунов, у которых активный нейрогенез в описанной области наблюдается на протяжении всей жизни. В новом исследовании, недавно опубликованном в Cell, Spalding и Frisen определяли возраст клеток в посмертно изъятых образцах гиппокампа 55 людей возрастом от 15 до 92 лет.
Рис. Нейрогенез в гиппокампе у взрослых людей.
Концентрация 14C в геномной ДНК нейронов гиппокампа коррелирует с колебаниями 14C в атмосфере, благодаря чему достаточно с высокой точностью можно установить время образования клеток.
Было показано, что большая субпопуляция нейронов гиппокампа, составляющая примерно одну треть от общего количества, вовлечена в процесс постоянного обновления. Несмотря на то, что использованные методы не позволяли уточнить конкретную локализацию образующихся нейронов, в более ранних работах было продемонстрировано, что нейрогенез в гиппокампе у человека наблюдается только в зубчатой извилине [3]. В пользу этого утверждения свидетельствовало и то, что общее количество вовлеченных в обновление нейронов соответствовало количеству этих клеток в зубчатой извилине.
Авторы продемонстрировали, что у взрослого человека ежедневно образуется около 700 нейронов в каждом гиппокампе, а ежегодная частота обновления этой субпопуляции нейронов составляет примерно 1.75% в год с невыраженной тенденцией к снижению с возрастом. В тоже время у грызунов наблюдается более активный нейрогенез в юном возрасте и выраженное подавление с возрастом (разница более, чем в 10 раз). Интенсивность нейрогенеза у человека примерно соответствует аналогичному показателю у мышей 9-месячного возраста.
Основополагающая работа Jonas Frisen подводит основу для стремительно увеличивающихся в количестве исследований, посвящённых изучению нейрогенеза у взрослых людей. Открытие того, что у человека даже в пожилом возрасте в гиппокампе с достаточно высокой частотой образуются новые нейроны, свидетельствует в пользу активного участия этого процесса в функционировании головного мозга. Тем не менее, конкретный вклад нейрогенеза у взрослых в деятельности ЦНС предстоит уточнить в будущих исследованиях.
По материалам:
Spalding K.L., Bergmann O., Alkass K. et al. Dynamics of hippocampal neurogenesis in adult humans. Cell 2013;153(6):1219-27.
Литература:
1. Altman J., Das G.D. Autoradiographic and histological evidence of postnatal hippocampal neurogenesis in rats. J Comp Neurol 1965;124(3):319-35.
2. Kempermann G. New neurons for 'survival of the fittest'. Nat Rev Neurosci. 2012;13(10):727-36.
3. Eriksson P.S., Perfilieva E., Björk-Eriksson T. et al. Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat Med. 1998;4(11):1313-7.
4. Spalding K.L., Bhardwaj R.D., Buchholz B.A., Druid H., Frisén J. Retrospective birth dating of cells in humans. Cell 2005;122(1):133-43.
5. Bergmann O., Liebl J., Bernard S. et al. The age of olfactory bulb neurons in humans. Neuron 2012;74(4):634-9.
