Восстановление нервных клеток головного мозга

Чтобы восстановить нервные клетки, применяют разные методы, в том числе такие, как терапия стволовыми клетками, стимуляция естественного нейрогенеза лекарственными средствами. Разрушение мозговых структур происходит в результате гипоксически-ишемических процессов, интоксикаций, нейродегенеративных заболеваний, черепно-мозговых травм. Повреждение мозгового вещества ассоциируется с нарушением функций мозга и соответственно деятельности всего организма. Речь идет о расстройствах двигательной, когнитивной и поведенческой сферы. Чтобы восстановились нервные клетки, требуется не один год, что объясняет длительность реабилитации после перенесенного инсульта или травматического повреждения мозгового вещества.

нейроны

Характеристика нервной ткани

Механизм восстановления нервных клеток предусмотрен природой. Еще на стадии эмбриогенеза (внутриутробного развития плода) образуется большое число нейронов. Около 70% клеточных элементов мозгового вещества гибнет до рождения ребенка. Запрограммированная на генетическом уровне гибель части клеточных элементов мозгового вещества продолжается на протяжении всей жизни.

Пластичность тканей, образующих нервную систему, поддерживает компенсаторную функцию. Когда одни структурные единицы мозгового вещества погибают, другие берут на себя выполнение их функций. В результате повышения активности оставшихся нейронов формируются новые синаптические связи, благодаря которым удается восстановить деятельность отделов головного мозга, отвечающих за такие функции, как движение, мышление, речь, память.

Наблюдение за пациентами, страдающими болезнью Паркинсона, показывает, что признаки заболевания (невозможность удерживать равновесие, неустойчивость, шаткость походки, тремор конечностей и головы) выраженно не проявляются пока не погибнет более 90% нейронов. Из чего можно сделать вывод, что 1 нейрон способен брать на себя функции погибших 9 структурных единиц мозгового вещества. Компенсаторные механизмы действуют в совокупности с механизмом естественной регенерации мозгового вещества, который получил название нейрогенез.

В ходе нейрогенеза организму удается самостоятельно восстанавливать нервные клетки, которые образуются в веществе головного мозга из стволовых клеточных элементов, как отражение процесса репарации живых тканей. Исследования подтверждают возможность миграции стволовых клеток-предшественниц нейронов от места образования в желудочковой системе до обонятельной луковицы.

Нейрогенез у взрослых

В процессе нейрогенеза происходит формирование новых клеточных элементов мозгового вещества. Нейрогенез – адаптивная функция, которая направлена на образование новых нейронов и восстановление функций головного мозга, нарушенных в результате повреждения нервной ткани. Нейрогенез отражает пластичность нейрональных структур. Факторы, стимулирующие нейрогенез:

  1. Обучение, усвоение нового материала.
  2. Благоприятная экологическая обстановка.
  3. Регулярные физические нагрузки.

физические упражнения

К неблагоприятным факторам, замедляющим нейрогенез, относятся стрессы, депрессивные расстройства, что связано с повышением концентрации стрессовых гормонов глюкокортикостероидов. У взрослых людей зоны нейрогенеза ограничены зубчатой извилиной в области гиппокампа и латеральными (находящимися дальше от срединной плоскости) стенками правого и левого мозговых желудочков.

На этих участках образуются клеточные элементы – предшественники нервной ткани, способные к самообновлению. В процессе обновления клеток происходит дифференциация исходных стволовых клеточных элементов в основные типы клеток, образующих нервную систему. Исследования показывают, на нейрогенез положительно влияют факторы – благоприятное микроокружение на нейрогенных участках и аккумуляция астроцитов.

С возрастом нейрогенез замедляется, что объясняет ухудшение когнитивных функций в пожилом возрасте. Действие таблеток, улучшающих нейрогенез, направлено на стимуляцию метаболических процессов на клеточном уровне и трофики (питания) мозгового вещества. К препаратам, стимулирующим нейрогенез, также относят антидепрессанты Сертралин, Флуоксетин, дофаминомиметик Прамипексол, которые способствуют увеличению концентрации нейромедиаторов серотонина и дофамина.

Особенности регенерации нервных клеток

Регенерация нейронов коркового слоя происходит посредством слияния нейронов с олигодендроцитами (вид клеток нейроглии). Олигодендроциты впервые описаны испанским нейробиологом П. дель Рио-Ортега. Эти клеточные элементы по-другому называются олигодендроглия, присутствуют исключительно в тканях центрального отдела нервной системы (структуры мозга – головного и спинного).

Большая часть клеточных элементов в мозговом веществе – нейроглия. Когда происходит повреждение участка мозга из глиальных клеток формируется рубцовая ткань, заполняющая пространство с погибшими нейронами. Олигодендроциты образуют миелиновую оболочку, которая защищает волокно аксона от повреждений и улучшает передачу нервных импульсов. В результате объединения нейрона и олигодендроцита формируется клеточный элемент с двумя ядрами разного типа, который получил название гетерокарион.

клетки нейроглии

Исследования показывают, что ядро олигодендроцита в рамках гетерокариона подвергается перепрограммированию. Результатом процесса перепрограммирования становится ядро олигодендроцита, которое по структурно-морфологическим признакам неотличимо от ядра нейрона. В частности, идентичными становятся такие характеристики, как размеры, форма, структура хроматина (нуклеопротеид, составляющий основу хромосом).

Преобразованные ядра олигодендроцитов экспрессируют (преобразуют наследственную генетическую информацию в функциональный продукт – белковое соединение или РНК) нейрональные маркеры, которые получили название NeuN и MAP2. Параллельно наблюдается увеличение скорости транскрипции (процесс продукции РНК на основе матрицы ДНК, перенос генетической информации с ДНК на РНК), как это происходит в ядрах нейронов.

По такому принципу происходит восстановление мозга. Завершение процесса перепрограммирования знаменуется формированием второго ядра нейрона, которое расширяет функциональные возможности клетки мозгового вещества. В результате происходит регенерация нервной ткани репаративного и физиологического характера, что подразумевает восстановление структуры и функций вещества мозга.

Стволовые клетки нейронального происхождения открыли в 1992 году, что обусловило изучение процессов регенерации мозга. Результатом исследований стало подтверждение способности нервной ткани к восстановлению. Процесс слияния нейрона и олигодендроцита прослеживается в ходе лазерного, конфокального и сканирующего микроскопического обследования.

Плазматическая мембрана, расположенная в центральной части двухъядерной клетки, растворяется, что приводит к слиянию. Ядро олигодендроцита в двухъядерной клетке постепенно становится идентичным ядру нейрона. У нейронов самая большая скорость транскрипции, если сравнивать с другими клетками, образующими ткани организма. В результате процесса массового объединения олигодендроцитов с нейронами происходит увеличение количества нейрональных геномов при сохранении количества нейронов.

Нейрональные геномы поддерживают нейрональные функции. При сохранении исходного количества нейронов и увеличении числа нейрональных геномов в рамках увеличения числа двухъядерных клеток суммарно возрастает функциональная способность нервной ткани. Подобные механизмы компенсируют гибель нервных клеток в результате травматического повреждения или воздействия других разрушающих факторов (кислородная недостаточность, интоксикации). Нормальный онтогенез (индивидуальное развитие организма) предполагает восстановление нейронов после перенесенных заболеваний.

нервная клетка

В результате слияния с олигодендроцитами сохраняются нейроны и образованные ими синаптические связи. Второе ядро клетки служит отправной точкой для образования новых синапсов, число которых может превышать тысячи. Один из методов восстановления мозгового вещества основан на применении кератинов – белковых соединений, которые входят в состав волос и ногтей.

Исследования проводились в США (штат Северная Каролина) в медицинской школе при университете Уэйк Форест (Wake Forest). Кератин стимулирует активность глиальных клеток, которые участвуют в регенерации мозгового вещества. В ходе эксперимента окончания поврежденного нерва соединили при помощи кератинового клея, что привело к их сращиванию и восстановлению функций.

Клеточная терапия

Клетки мозга восстанавливаются после травматического повреждения мозгового вещества при помощи клеточной терапии. Методика подразумевает применение стволовых клеток, которые поддерживают факторы роста нервной ткани. Стволовые клетки обеспечивают продукцию нейротрофинов (белки, поддерживающие жизнеспособность нейронов, обеспечивающие их развитие и активность), дифференцируются в нейроны и глиальные клетки.

Лекарства замедляют нейродегенеративные процессы, методы, восстанавливающие клетки головного мозга, применяют в комбинации с фармацевтическим лечением. Травмы в области головы часто становятся причиной инвалидности или летального исхода. При черепно-мозговой травме повреждается вещество мозга и многочисленные отростки нейронов, которые находятся за пределами патологического очага. В результате частично или полностью повреждаются проводящие пути и синаптические связи.

синаптические связи

Чтобы восстановить нейронные связи головного мозга, применяют методики, направленные на стимуляцию репаративных процессов и усиление экспрессии ряда генов, например, таких как гены, отвечающие за нейротрофические факторы. Для восстановления клеток головного мозга проводят процедуры – трансплантацию фетальной (плодной) нервной ткани и терапию стволовыми клетками. Преимущества процедуры трансплантации:

  • Трансплантаты участвуют в анатомической реконструкции мозгового вещества.
  • Клетки трансплантатов образуют синаптические контакты с нейронами реципиента, что способствует восстановлению нейронных связей.
  • Клетки трансплантата продуцируют нейротрофины и факторы роста структурных единиц мозгового вещества.

Первые исследования в рамках трансплантации нервной ткани проводились с целью коррекции недостатка нейромедиаторов – дофамина, серотонина и других. Дефицит нейромедиаторов образуется как следствие нейродегенеративных заболеваний (например, болезнь Паркинсона) и травм в зоне головы.

Трансплантация стволовых структурных единиц мозгового вещества считается более эффективной процедурой из-за большей способности клеток-предшественниц нейронов к пролиферации и дифференцированию. В результате быстрее формируются устойчивые синаптические связи с нейронами реципиента.

Нейроны, составляющие основу головного мозга, восстанавливаются естественным образом в процессе нейрогенеза или при помощи современных технологий, которые стимулируют регенерацию мозгового вещества.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector