Готовое решение [rms] Corporation
8(8442) 96-64-69
400131 г. Волгоград, ул. Мира, 15 (для почтовой корреспонденции)

Зотова  Мария, г. Волжский

Зотова  Мария
ученица 10 «Б» класса
школа №12, г. Волжский

«Нейрогенез и его усовершенствования»
Направление: биохимия

В попытках успокоить плачущую меня мама зачастую говорит: «Дочь,  перестань расстраиваться, побереги свои нервные клетки. Они не восстанавливаются ». Безусловно, моя мама не является гением педагогической мысли, и стимулирующая фраза об исчезающих навсегда нейронах кочует из одних уст в другие. Каким же удивительным оказывается для нас тот факт, что еще в прошлом столетии была доказана способность человеческого организма к регенерации жизненно необходимых нервных клеток. Этот процесс был назван нейрогенезом и открыт группой ученых под руководством Питера Эрикссона в 1998 году. Ну вот! Казалось бы, никаких проблем больше нет, теперь можно нервничать и не думать о своих драгоценных клетках. Однако, все не так просто. Да, безусловно, человеческий мозг способен  генерировать новые нервные клетки, но этот процесс идет значительно медленнее процесса отмирания клеток старых.

А вообще, есть ли смысл в новых нейронах, нужны ли они, и какие же функции они выполняют? Да, безусловно, новые нейроны очень важны.

Во-первых, они нужны для обучения и объема памяти. Был проведен ряд экспериментов, которые показали, что если заблокировать способность взрослого мозга генерировать в гиппокампе новые нейроны, то блокируются определенные свойства памяти  (например, это проявляется в отношении пространственного распознавания - как вы ориентируетесь на местности, в городе).

Во-вторых, нейроны важны не только для объема памяти, но и для ее качества. Они помогают нашей памяти работать дальше. Также они помогают различать очень похожие воспоминания.

В-третьих, ученые установили взаимосвязь между нейрогенезом и депрессией. Если человек принимает антидепрессанты, увеличивается производство новорожденных нейронов и симптомы депрессии уменьшаются. Также, было установлено, что с блокировкой нейрогенеза одновременно падает и эффективность антидепрессантов[i].

Существует  множество положительных и отрицательных факторов, влияющих на рост клеток. К положительным факторам относятся: процесс обучения, экологическое окружение (благоприятная среда) , физические нагрузки (например, бег),  антидепрессанты (лекарственные препараты, предназначенные для лечения и профилактики депрессии), эстрогены (группа стероидных гормонов). К отрицательным факторам можно отнести: стресс, чрезмерную активность глутамата (мононатриевая соль глутаминовой кислоты, пищевая добавка Е621) в центральной нервной системе, воздействие глюкортикоидов (кортизол - гормон стресса), старение[ii].

Давайте рассмотрим некоторые процессы, стимулирующие нейрогенез.

С помощью различных манипуляций с дофамином (биологически активное вещество, которое вырабатывается в мозгу синапсами нейронов и служит для передачи нервных импульсов) ученым удалось влиять на интенсивность нейрогенеза. Что касается сертонина («гормона счастья») в нейрогенезе взрослого мозга, установлено его потенцирующее влияние на образование и трансформацию нейробластов в субвентрикулярной зоне гиппокампа (наружная стенка каждого бокового желудочка от позвоночного мозга).  Активация 5-НТ2С рецепторов в регионе сосудистого сплетения вдвое увеличивет пролиферацию (разрастание ткани организма путем деления клеток) прогениторов (стволовых клеток) в субвентрикулярной зоне, тогда как блокада  5-НТ2Ф рецепторов ведет к аналогичному снижению числа пролиферирующих клеток в субгранулярной зоне гиппокампа (областью мозга, расположенной между слоем гранулярных клеток и хилусом зубчатой извилины). ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) также усиливает нейрогенез, причем некоторые из его эффектов реализуются через белок CREB.

Также не нужно забывать о нейротрофинах. Нейротрофины - семейство крупных полипептидов, которые регулируют выживание, развитие и согласованную функцию нейронов. Секретируемые нейрональными и васкулярными клетками нейротрофины выполняют сигнальную миссию в большом спектре физиологических процессов. Эффекты нейротрофинов осуществляются при их взаимодействии с тирозинкиназными рецепторами[iii].

Совсем недавно исследователи Сколтеха и их коллеги провели эксперимент in  vitro, в котором продемонстрировали возможность стимулировать рост нейронов в гиппокампе, используя биоразлагаемые нанокапсулы для доставки к нейронам фактора роста нервов (NGF), необходимого для этого нейропептида.

В настоящее время известно немало нейродегенеративных состояний, способных приводить к тяжелым заболеваниями и связанных со снижением уровня нейропептидов (факторов роста) в головном мозге. Нейропептиды способствуют росту, развитию и выживанию нейронов. В исследованиях болезней Альцгеймера и Паркинсона было показано, терапевтического эффекта можно добиться, доставляя нейропептиды только к конкретным дегенерирующим нейронам, однако реализовать это очень сложно. Главная сложность заключалась в том, что, попадая в системный кровоток подобно обычным медицинским препаратам, они могут не преодолеть гематоэнцефалический барьер (преграда между капиллярной кровью и нейронами центральной нервной системы, через которую не проходят токсины и многие лекарства) и вызвать серьезные побочные эффекты. Если для доставки нейропептидов использовать вирусы для генной терапии, то прекратить начатое лечение не так легко, что также вызывает опасения по поводу его безопасности.

Чтобы решить данную проблему, был предложен метод адресной доставки одного из нейропептидов в микрокапсуле средним размером от 2 до 3 мкм точно до «места назначения». В качестве материалов для капсулы использовали поли-L-аргинин и декстран, а для ее изготовления применили послойную технологию: тончайшие пленки наносились слой за слоем, постепенно образуя капсулу. В исследованиях было показано, что такие капсулы обладают биосовместимостью: при их использовании на срезах тканей человека и на грызунах заметных побочных эффектов выявлено не было. Главным преимуществом послойной инкапсуляции является ее универсальность, следовательно, оболочка капсулы может адаптироваться под различные функции и различные типы грузов. Также послойную инкапсуляцию можно проводить в водной среде, что особенно актуально для таких хрупких молекул, как пептиды, белки и нейропептиды.

Ученые провели эксперимент на культурах нейронов гиппокампа крысы и проанализировали результат доставки к нейронам микрокапсул с нейропептидами: оказалось, что рост нейронов заметно усилился, причем новые нейроны начали появляться вблизи микрокапсул с NGF (нейропептидами). Также было доказано, что NGF способствует более активному ветвлению нейритов: результатом этого процесса является образование основных функциональных элементов нейрона - аксонов и дендритов. Наконец, было показано, что у нейронов, обработанных микрокапсулами, появляется способность образовывать функциональные синапсы. Свойства микрокапсул можно настраивать под конкретные применения. Такие особенности микрокапсулы, как биосовместимость, биоразлагаемость и контролируемость доставки нейропептидов определяются типом полимера, из которого создается оболочка капсулы. Обеспечить контролируемую доставку также можно, взаимодействуя на капсулу при помощи ультразвука, лазерного излучения или магнитного поля. Исследователи планируют протестировать технологию доставки NGF на предмет ее использования для ускоренного восстановления после травм, вызывающих повреждения нервной ткани. В предыдущих исследованиях было показано, что аналогичный подход можно применять в отношении других факторов роста,  в частности, основного фактора роста фибробластов – белка, участвующего во многих биологических процессах, включая эмбриональное развитие и восстановление тканей[iv].

Я считаю, что нейрогенез очень полезен для человека, он играет важную роль в восстановлении поврежденного мозга, а также его пластичности. Что касается нового метода доставки нейропептидов к определенным нейронам, то он не только увеличит рост нейронов и сможет помочь людям с такими заболеваниями как Альцгеймер и Паркинсон (которые на данный момент считаются неизличимыми), но и позволит быстрее регенерировать поврежденные ткани головного мозга. 

Список источников

  1. Нейрогенез и наша жизнь. https://www.med74.ru/psy/articles/voprosi_psihologii/neyrogenez_i_nasha_zhizn.html;
  2. Нейрогенез: физиологические основы и перспективы регуляции в терапевтических целях. https://m.habr.com/ru/post/405567/;
  3. Нейрогенез и ростральный миграционный тракт. http://psyandneuro.ru/stati/neurogenesis/;
  4. Биоразлагаемые микрокапсулы доставят фактор роста нервов для регенерации нейронов. http://sci-dig.ru/biology/biorazlagaemye-mikrokapsuly-dostavyat-faktor-rosta-nervov-dlya-regeneracii-nejronov/

______________________________

[i] https://www.med74.ru/psy/articles/voprosi_psihologii/neyrogenez_i_nasha_zhizn.html 

[ii] https://m.habr.com/ru/post/405567/

[iii] http://psyandneuro.ru/stati/neurogenesis/

[iv] http://sci-dig.ru/biology/biorazlagaemye-mikrokapsuly-dostavyat-faktor-rosta-nervov-dlya-regeneracii-nejronov/

16 июля 2021
24 просмотра
Используя этот сайт, вы соглашаетесь на использование файлов cookie