Механизм собственного восстановления мозга: новые нейроны могут обратить вспять повреждения при болезни Хантингтона

Новое исследование показывает, что мозг взрослого человека может генерировать новые нейроны, которые интегрируются в ключевые двигательные контуры. Результаты показывают, что стимуляция естественных мозговых процессов может помочь восстановить поврежденные нейронные сети при болезни Хантингтона и других заболеваниях.

«Наше исследование показывает, что мы можем стимулировать собственные клетки мозга к росту новых нейронов, которые естественным образом присоединяются к цепям, контролирующим движение. Это открытие предлагает потенциально новый способ восстановления функции мозга и замедления прогрессирования этих заболеваний», — сказал доктор философии Абделлатиф Бенраисс, старший автор исследования, опубликованного в журнале Cell Reports .

Бенраисс — научный сотрудник в лаборатории Стива Голдмана, доктора медицины и доктора философии, в Медицинском центре Университета Рочестера (URMC) в Центре трансляционной нейромедицины.

Долгое время считалось, что мозг взрослого человека не может генерировать новые нейроны. Однако теперь стало понятно, что ниши в мозге содержат резервуары клеток-предшественников , способных производить новые нейроны. Хотя эти клетки активно производят нейроны в раннем развитии, вскоре после рождения они переключаются на производство опорных клеток, называемых глией. Одной из областей мозга, где скапливаются эти клетки, является желудочковая зона, которая примыкает к полосатому телу — области мозга, пораженной болезнью Гентингтона.

Идея о том, что мозг взрослого человека сохраняет способность производить новые нейроны, называемую взрослым нейрогенезом, была впервые описана Голдманом и другими в 1980-х годах при изучении нейропластичности у канареек. Певчие птицы, как и канарейки, уникальны в животном мире своей способностью закладывать новые нейроны, когда они изучают новые песни.

Исследования певчих птиц выявили белки, одним из которых был нейротрофический фактор головного мозга (BDNF), который побуждает клетки-предшественники дифференцироваться и производить нейроны.

Исследование, опубликованное в журнале Cell Reports, показывает, что мозг взрослого человека может генерировать новые нейроны, которые интегрируются в ключевые двигательные контуры — понимание, которое бросает вызов давним убеждениям о нейрогенезе взрослых. Исследование, которое можно проследить до исследований канареек, которые генерируют новые нейроны, когда они разучивают песни, показывает, что стимуляция клеток-предшественников мозга может восстановить поврежденные нейронные сети при болезни Хантингтона.

Дальнейшие исследования в лаборатории Голдмана показали, что новые нейроны образовывались при доставке BDNF и другого белка, Noggin, в клетки-предшественники в мозге мышей.

Затем эти клетки мигрировали в близлежащую область моторного контроля мозга — полосатое тело — где они развились в клетки, известные как средние шиповатые нейроны, основные клетки, утраченные при болезни Хантингтона. Бенраисс и Голдман также продемонстрировали, что те же агенты могут вызывать образование новых средних шиповатых нейронов у приматов.

Восстановление и повторное подключение мозговых сетей
Степень, в которой вновь образованные средние шипиковые нейроны интегрируются в мозговые сети, остается неясной. Новое исследование, проведенное на мышиной модели болезни Хантингтона, демонстрирует, что вновь образованные нейроны соединяются со сложными сетями в мозге, отвечающими за двигательный контроль, заменяя функцию нейронов, утраченных при болезни Хантингтона.

Исследователи использовали метод генетического мечения, чтобы помечать новые клетки по мере их создания, что позволило им отслеживать их с течением времени по мере формирования новых связей.

«В этой статье мы использовали комбинацию электрофизиологии, оптогенетики и поведения мышей, чтобы показать, что эти клетки не только вырабатываются во взрослом мозге, но и функционально восстанавливают двигательные контуры как у здоровых мышей, так и в контексте болезни Гентингтона», — сказал Хосе Кано, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Голдмана и ведущий автор исследования.

Эти технологии позволили исследователям составить карту связей между новыми нейронами , их соседями и другими областями мозга. Используя методы оптогенетики, исследователи включали и выключали новые клетки, подтверждая их интеграцию в более широкие сети мозга, важные для управления моторикой.

Исследование показывает, что возможным методом лечения болезни может стать замена утраченных клеток мозгом новыми, функциональными и восстановление коммуникационных путей мозга.

«В сочетании с сохранением этих клеток-предшественников в мозге взрослых приматов эти результаты указывают на потенциал этого регенеративного подхода в качестве стратегии лечения болезни Гентингтона и других заболеваний, характеризующихся потерей нейронов в полосатом теле», — сказал Бенраисс.

Авторы предполагают, что этот подход можно также комбинировать с другими методами клеточной заместительной терапии. Исследования в лаборатории Голдмана показали, что глиальные клетки, называемые астроцитами, также играют важную роль в болезни Хантингтона. Эти клетки не функционируют должным образом при этом заболевании и способствуют нарушению нейронной функции.

Исследователи обнаружили, что замена больных глиальных клеток здоровыми может замедлить прогрессирование заболевания в мышиной модели болезни Хантингтона. Эти глиальные заместительные терапии в настоящее время находятся на стадии доклинической разработки.

Читайте также: