Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Восстанавливаются ли всё же нервные клетки? Часть 2

На днях мы опубликовали новость о серьёзных и небезосновательных сомнениях учёных в том, что нервные клетки восстанавливаются. Подробнейшим образом изучив образцы тканей людей разного возраста, исследователи пришли к выводу, что уже к подростковому периоду нейрогенез в одной из самых активных генеративных зон — гиппокампе — практически полностью прекращается.

Восстанавливаются ли всё же нервные клетки Часть 2

Это нешуточно всколыхнуло научное сообщество, и сегодня мы публикуем перевод ответа на публикацию одного из ведущих исследователей нейрогенеза, Джейсона Снайдера (Jason S. Snyder), возглавляющего лабораторию в отделе физиологии Центра здоровья мозга Университета Британской Колумбии в Ванкувере.



Я написал краткую статью для Nature News и Views, но поскольку у них очень строгие ограничения, я подумал, что стоило бы написать немного больше, так как я думаю, что эта статья наверняка вызовет массу волнений. Под волнением я подразумеваю страх и тревогу. Потому что конечная цель исследования нейрогенеза — определение того, как новые нейроны могут использоваться на благо здоровья человека. Если у нас их нет, то как мы можем их использовать? Эта новая статья не только бросает нам вызов, но и направляет нас в сторону оптимизации наших исследовательских вопросов.

Итак


Вкратце, Соррелс и коллеги изучали посмертные образцы гиппокампа людей разных возрастов – от неродившихся младенцев до стариков. Они помечали ткани антителами к маркерам стволовых (делящихся) клеток и незрелых нейронов. Исследователи обнаружили множество признаков нейрогенеза в мозге эмбриона, значительное снижение его активности к годовалому возрасту, а самый «возрастной» мозг, где вообще обнаруживались незрелые нейроны, имел возраст 13 лет (следующему образцу было уже 18 лет). Это резко контрастирует с предыдущими исследованиями, которые сообщали о нейрогенезе на протяжении всей взрослой жизни в гиппокампе человека. Каковы некоторые из важных моментов этой статьи?

  • качество гистологии превосходно, что имеет решающее значение для интерпретации любого исследования, особенно исследований ткани человека;

  • использование молодых образцов – плюс, поскольку это гарантирует способность исследователей идентифицировать нейрогенез с использованием тех же методов, которые применяются на более возрастных образцах;

  • в этом исследовании незрелые клетки – это те, в которых найдены оба из двух маркеров, обычно использующихся в исследованиях на животных: DCX и PSA-NCAM. Это более строгие критерии, чем обычно, но это оправданно, потому что любой маркер сам по себе может быть неспецифическим (и «помечать» зрелые нейроны или клетки глии);

  • это даёт ряд направлений для будущих исследований: более глубокое сравнение грызунов в сравнении с другими млекопитающими, в связи с возможностью того, что нейрогенез более вероятен на более ранних стадиях развития.

  • это может быть полезно в разработке нейрогенных способов для восстановления поврежденного мозга и так далее.


Недостаток – то, что могут попасться незрелые клетки, которые все-таки имеют только один из маркеров и поэтому могут пропускаться в эксперименте.

Существуют методологические различия между хорошо понятыми животными и малопонятными человеческими моделями. И необходимо провести больше исследований, чтобы примирить эти отрицательные данные с предыдущими положительными доказательствами нейрогенеза в гиппокампе взрослых людей.

Что есть в контексте?


Нейрогенез у взрослых – отличный пример исследования, показывающего, как наука движется вперёд (правда потом назад, а потом снова вперёд, с ещё большим количеством всевозможных открытий, если ты терпелив). И существует множество статей, подчёркивающих прогресс в этой области, так же, как и споры на всём пути. Я их не буду перефразировать, но предлагаю вам взглянуть – ведь именно они подробно описывают причины, которые приводят к такой поляризации интерпретаций:

Например, здесь приводится исторический обзор факторов, которые приводят к либо к развитию, либо к смерти идеи о том, что взрослый мозг не способен производить новые нейроны. Здесь есть обсуждение ранних экспериментов в отношении нейрогенеза у взрослых и противоположного мнения. Автор этой статьи утверждает, что обнаружение неокортикального нейрогенеза выполнено методологически некорректно. А здесь говорится о гистологических и микроскопические методах, используемых для обнаружения новых нейронов, а также о критериях которые исследователи используют, когда делают выводы из полученных изображений. Обзор охватывает гиппокампальный нейрогегенез и споры, связанные с видовой принадлежностью (люди, приматы) и области мозга (гиппокамп, неокортекс).

В этой статье, например, говорится о том, что если учёные ищут пирамидные нейроны, они могут просто не найти вставочные. А здесь автор – первооткрыватель взрослого нейрогенеза в 60-х годах, описывает волнение, охватившее его в начале пути, и последующую ответную реакцию.

  • Так существует ли взрослый нейрогенез? Нет, да, нет, да, да, нет, да, да, да, ДА!

  • Существует ли он у приматов? Нет, нет, да, может быть, да, да, ДА!

  • Возникает ли нейрогенез в неокортексе? Нееет, это проклятый путь, да, ни за что, да, ни за что, да, ЗАВИСИТ ОТ ТОГО, КОГО СПРОСИШЬ.

  • Есть ли взрослый нейрогенез у человека? Да, да, да, нет, В СМЫСЛЕ, ТЫ СКАЗАЛ «НЕТ»??


Некоторые вещи до сих пор остаются не вполне ясными, что забавно – учитывая прорывы в области лазеров и всего такого, в отношении нейрогенеза мы даже не можем согласиться с интерпретацией результатов друг друга в отношении нейроанатомических или иммуногистохимических изображений. А вопрос в отношении человека не теряет важности – ведь, как нам известно из экспериментов на грызунах, взрослый нейрогенез играет важную роль в физиологии гиппокампа и поведении. Существует множество доказательств в пользу наличия взрослого нейрогенеза у человека, но исследования на людях очень сложны. Ткань редка, вы не контролируете, как она была собрана, подготовлена и сохранена, не болел ли донор, и даже не можете быть уверены, что на этой ткани сработает стандартный гистологический метод. К тому же ткань разная даже в пределах одного вида, и вы просто не всегда знаете, что искать и т.д. Но именно это не должно нас останавливать, а наоборот – должно стать мотивацией. В 2011 году я составил список всех исследований человека по нейрогегезу в гиппокампе (см. здесь, но, возможно, он не полный). Новаторское исследование Эрикссона и др. в 1998 году привело к обнаружению BrdU+ клеток у больных раком, работы Кнота и соавт., а также Эппа и коллег позволили использовать эндогенные маркеры незрелых нейронов для идентификации взрослого нейрогенеза. В конце концов, Сполдинг с соавторами использовал дополнительный, творческий подход для количественной оценки взрослого нейрогенеза – радиоуглеродное датирование (не такое, конечно, как при археологической датировке, а связанное с полученным из ядерных испытаний изотопом C14). И пусть каждое из этих исследований по отдельности не является полностью убедительным в отношении наличия взрослого нейрогенеза у людей, но в совокупности они обеспечивают довольно весомое доказательство. Лично меня они убедили. И новая статья вызывает озабоченность в отношении предыдущих работ, но все-таки не опровергает их.

Движение вперед


Нам необходимо больше исследований в отношении нейрогенеза у человека.

Чем большим количеством данных мы располагаем, тем ближе становится правда. Но вдобавок к количеству исследований нам необходимо повышение их качества, улучшение обмена данными, объективности и прозрачности. Работа Соррелса и соавторов убедительна, так как иммуноцитохимия выполнена качественно, включает достаточно большой размер образцов, где молодые гиппокампы используются в качестве положительного контроля, и получены все возможные изображения – отдельных клеток, и целой зубчатой извилины. Как по мне, так не существует ничего более фрустрационного, чем писать интересную статью и включать в неё изображения плохо окрашенных образцов в низком разрешении. Тем более, если они слишком увеличены, якобы для того, чтобы лучше понять, как выглядит ткань. Соррелс высоко поднимает планку в этих исследованиях.

Я бы сделал еще один шаг и предположил, что в будущих исследованиях ткани человека или приматов (или чего-то ещё) действительно появится больше изображений. Почему бы не предоставить изображения всех образцов, многих гиппокампов, многих других областей мозга? Они не будут вписываться в стандартную рецензированную статью, но это 2018 год, и нам не нужно ограничиваться 7-страничным pdf. Возможно, это была одна из проблем прошлого: ограниченная доступность изображений и данных, которые исследовательское сообщество может использовать для выводов. В приведенных выше статьях вы прочтёте о том, как исследователи посещают другие лаборатории, чтобы посмотреть их снимки. Сегодня мы можем легко поделиться этими онлайн.

Соррелс заявляет, что DCX может маркировать клетки глии, а PSA-NCAM — зрелые клетки, а окрашивание BrdU можно наблюдать, даже если антителами пренебрегали. Это важные оговорки, и, если вы прочтете приведенные выше статьи, вы увидите, что это не новые проблемы. Таким образом, маловероятно, что в статье Соррелса есть ложные результаты, но могут быть ложные отрицательные контроли, поскольку некоторые DCX-положительные или PSA-NCAM-клетки могут действительно быть легитимными взрослыми нейронами, потому что они могут подавлять экспрессию одного маркера другим. Предыдущие исследования также использовали DCX как маркер взрослого нейрогенеза в гиппокампе человека. Например, изображения Эппа и соавторов являются одними из самых красивых, которые я видел. Они немного странно выглядят? Конечно, может быть. Но никто никогда не описывал морфологию новорожденных нейронов гиппокампа человека, поэтому я не знаю, что является нормальным. Являются ли их нейроны DCX немного больше, чем я ожидал бы от исследований на грызунах? Возможно, но опять же, может быть, если у взрослых людей есть зародышевая зона, это выглядит иначе, чем у крыс и мышей? Некоторые предыдущие исследования человека (например, Болдрини 2009) исследовали полосу, которая больше распространяется на молекулярный слой и хилюс. Что правильно? Я не знаю.

Также стоит учитывать, что экспрессия как DCX, так и PSA-NCAM колеблется в зависимости от опыта. И, вероятно, люди, которые были обследованы, имели некоторые «переживания» до того, как их мозговая ткань была собрана. Например, DCX исчезает у летучих мышей в течение 30 минут после изъятия (утверждается, что из-за стресса). Затухание экспресии после вскрытия быстро приводит к исчезновению дендритов DCX +, что может привести к тому, что действующие нейроны DCX + уже не кажутся нейронами. Количество PSA-NCAM в зубчатой ​​извилине также может увеличиваться (и, следовательно, уменьшаться) независимо от взрослого нейрогенеза (см. Фам 2003 и Лопес-Фернандес 2007). Но, вы говорите, данные Соррелса показали, что деление клеток произошло у младенцев, но не у взрослых, верно? Да, но в более ранних тканях окрашивание, а дети — это отдельная тема, поэтому … Я поднимаю все эти моменты и перспективы, чтобы не отрицать работу Соррелса ,потому что я считаю, что это отличное исследование. Но потому, что мы прошли через эти двусмысленности раньше и преждевременно приходили к выводам (опять же, прочитайте вышеприведенные статьи), мы все еще в процессе обучения.

Нам нужно больше исследований нейрогенеза у приматов (и более долгоживущих млекопитающих и других моделей)

В своей недавней статье Майкл Ярцев сокрушался, что наши знания о человеческом мозге ограничены, потому что все мы изучаем мышей и крыс. Грызуны — это всего лишь одна модель, и на них нельзя моделировать всё. Несколько лет назад я составил полный список всех исследований нейрогенеза в гиппокампе у взрослых приматов, потому что они могут обеспечить лучшее приближение нашего собственного развития нервной системы. Люди смотрели на приматов в прошлом и не смогли найти доказательства взрослого нейрогенеза, но Соррелс также смотрит на приматов и приходит к выводу, что нейрогенез может сохраняться на протяжении всей взрослой жизни (в отличие от людей), но цифры все же ниже, чем у грызунов. Они приводят данные о том, что после лечения двух семилетних макак с BrdU есть 0 и 2 новых нейрона при обследовании через 10 и 15 недель соответственно. Тем не менее, Гоулд и соавторы (2001) обнаружили, что новорожденные нейроны у приматов недолговечны и их количество сокращается между 5 и 9 неделями, то есть они могли исчезнуть к тому времени, когда Соррелс проводил наблюдения. Напротив, через 11 и 23 недели Колер с коллегами обнаружили 1000 новых клеток BrdU +, из которых сотни имели выраженные нейронные маркеры, и эти клетки родились у относительно старых обезьян (они также использовали друогой метод маркировки BrdU). Таким образом, даже в контролируемой модели приматов существуют расхождения, и остается неясным, сколько именно нейронов появилось в течение взрослой жизни. Больше исследований может дать некоторое представление о процессах, которые происходят в нашем собственном мозгу.

Ирмгард Амрейн и его коллеги — некоторые из немногих, кто смотрит на сравнительную анатомию гиппокампа у множества млекопитающих. Их подходы могут быть полезны для сопоставления данных по видам — гляньте статью, где они сообщают, что уровни пролиферации зубчатой ​​извилины коррелируют с абсолютным возрастом среди видов млекопитающих.

Перекалибровка функции нейрогенеза на протяжении всей жизни


Взрослый нейрогенез обычно изучается у грызунов, но у грызунов мозг при рождении менее развит по сравнению с людьми. Зубчатая извилина в значительной степени полностью сформирована у людей при рождении, но пик нейрогенеза у крыс составляет примерно в возрасте 5-7 дней. Мнения меняются, но мозг человека при рождении может быть эквивалентен эволюции грызунам на 1-2 неделе развития. Поскольку взрослый нейрогенез регулярно изучается у 8-недельных грызунов, а функциональные исследования иногда мешают или манипулируют данными о нейрогегезе, когда возраст грызунов составляет ещё 4-5 недель (потому что, манипулируя большим количеством новых нейронов, они с большей вероятностью обнаруживают функциональные эффекты), это в основном дети / подростки, т.е. не слишком отличающиеся от людей, у которых Соррелс с соавторами обнаружили незрелые клетки. Разумеется, Соррелс обнаружил, что незрелые нейроны у детей, вероятно, возникли годами раньше, тогда как у грызунов новые нейроны продолжают возникать во взрослой жизни (хотя и резко падает с возрастом). Но с более широкой точки зрения, основная часть «взрослого» нейрогенеза грызунов действительно происходит довольно рано в постнатальный период и может быть приравнена к человеческому гиппокампальному нейрогенезу в детстве. Некоторые интернет-инструменты могут помочь в сравнении нейроразвития между животными моделями и людьми.

Важным дополнительным фактором для рассмотрения является время, в течение которого новые нейроны созревают. Работа на приматах (см. Колер 2011) и на овцах (Брус 2012) указывают на то, что новые нейроны созревают намного медленнее у более долгоживущих млекопитающих, чем у грызунов. Если мы экстраполируем данные на людей, детский (или даже пренатальный) нейрогенез, вероятно, создает популяции новых нейронов, которые остаются пластичными и уникально вовлеченными в обучение и поведение уже в подростковом возрасте или даже позже. Даже у крыс было показано, что 4-месячные взрослые нейроны остаются морфологически пластичными, что ставит вопрос о том, когда их критический период действительно заканчивается. Мы только начинаем понимать удивительно уникальную связность каналов в молодых нейронах у грызунов.

Например, они создают контакты с латеральной, но не медиальной энторинальной корой (см. Вивар 2012 и Вудс 2017), что означает, что они выполняют совершенно разные функции по сравнению с более старыми нейронами зубчатой ​​извилины. Разве они когда-либо зреют и становятся анатомически и физиологически эквивалентны ранним клеткам? Или функционально разные когорты нейронов возникают на разных стадиях развития? В целом, если результаты Соррелса подтвердятся — о том, что новые нейроны, возникающие у людей в детстве, могут увеличивать пластичность в течение многих лет, и могут иметь уникальные для жизни функции. Изучая пластические окна и функции нейронных цепей у грызунов (даже у взрослых), мы можем размышлять о влиянии и функциях нейронов, возникших в детстве у людей. Еще лучше, если мы сможем начать выявлять функциональные свойства или обеспечить что-то большее, чем иммуногистохимическая характеристика, у людей и филогенетически связанных животных моделей.

Возможно, нейрогенез заканчивается в детстве. Но даже если нет, я не думаю, что кто-либо предполагал, что мы обретали взрывное количество новых нейронов в старости. Долгое время предпринимались попытки проникнуть в понимание стволовых клеток и в возможность использования их в пожилом возрасте, а работа Соррелса подчеркивает важность поиска регенеративных методов лечения. Посмотрите на все технологические достижения в области нейронаук (опять же, я говорю о лазерах). Считаем ли мы, что однажды не сможем выяснить, как обмануть мозг в производстве новых нейронов или эффективно трансплантировать новые нервные клетки или их предшественники? Но нам нужно будет продолжать изучать мозг животных и человека, чтобы узнать, как туда добраться…

Перевела Дарья Тюльганова





Ссылка на источник

Tags: исследования, мозг, наука, нейробиология, нейроновости, нейрофизиология
Subscribe

Posts from This Journal “нейроновости” Tag

Buy for 30 tokens
Да, я вляпался в новую стройку, но сперва мы демонтировали всё, что вы видите на этой фотографии. Нужно конечно понимать, что когда мы это строили, знали что уже совсем скоро все это снесем. Если кто забыл, то это проект большого черного дома. Дом мы закончили несколько лет назад, но…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments