Seli za neva zinarejeshwa

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Usemi maarufu "Seli za neva hazipona" hutambuliwa na kila mtu tangu utoto kama ukweli usiobadilika. Walakini, axiom hii sio zaidi ya hadithi, na data mpya ya kisayansi inakanusha.

Asili huweka katika ubongo unaoendelea upeo wa juu sana wa usalama: wakati wa embryogenesis, ziada kubwa ya neurons huundwa. Karibu 70% yao hufa kabla ya kuzaliwa kwa mtoto. Ubongo wa mwanadamu unaendelea kupoteza neurons baada ya kuzaliwa, katika maisha yote. Kifo hiki cha seli hupangwa kijeni. Bila shaka, sio tu neurons hufa, lakini pia seli nyingine za mwili. Tu tishu nyingine zote zina uwezo wa juu wa kuzaliwa upya, yaani, seli zao hugawanyika, kuchukua nafasi ya wafu.

Mchakato wa kuzaliwa upya ni kazi zaidi katika seli za epithelium na viungo vya hematopoietic (uboho nyekundu). Lakini kuna seli ambazo jeni zinazohusika na uzazi kwa mgawanyiko zimezuiwa. Mbali na neurons, seli hizi ni pamoja na seli za misuli ya moyo. Watu wanawezaje kuhifadhi akili hadi uzee sana, ikiwa seli za ujasiri hufa na hazijafanywa upya?

Moja ya maelezo iwezekanavyo: sio neurons zote "zinazofanya kazi" wakati huo huo katika mfumo wa neva, lakini ni 10% tu ya neurons. Ukweli huu mara nyingi hutajwa katika fasihi maarufu na hata za kisayansi. Mara kwa mara nimelazimika kujadili kauli hii na wenzangu wa ndani na nje ya nchi. Na hakuna hata mmoja wao anayeelewa ambapo takwimu hii ilitoka. Kiini chochote kinaishi na "hufanya kazi" kwa wakati mmoja. Katika kila neuroni, michakato ya kimetaboliki hufanyika wakati wote, protini zinaunganishwa, msukumo wa ujasiri huzalishwa na kupitishwa. Kwa hiyo, tukiacha dhana ya neurons "kupumzika", hebu tugeuke kwenye moja ya mali ya mfumo wa neva, yaani, kwa plastiki yake ya kipekee.

Maana ya plastiki ni kwamba kazi za seli za neva zilizokufa zinachukuliwa na "wenzake" wanaoishi, ambao huongezeka kwa ukubwa na kuunda uhusiano mpya, kulipa fidia kwa kazi zilizopotea. Ufanisi wa juu, lakini usio na kipimo wa fidia hiyo inaweza kuonyeshwa kwa mfano wa ugonjwa wa Parkinson, ambapo kuna kifo cha taratibu cha neurons. Inabadilika kuwa hadi karibu 90% ya neurons kwenye ubongo hufa, dalili za kliniki za ugonjwa huo (kutetemeka kwa miguu na mikono, kizuizi cha uhamaji, harakati zisizo na utulivu, shida ya akili) hazionekani, ambayo ni, mtu anaonekana kuwa na afya. Hii ina maana kwamba chembe hai moja ya neva inaweza kuchukua nafasi ya tisa waliokufa.

Lakini plastiki ya mfumo wa neva sio utaratibu pekee unaoruhusu uhifadhi wa akili hadi uzee ulioiva. Asili pia ina mrejesho - kuibuka kwa seli mpya za neva kwenye ubongo wa mamalia wazima, au neurogenesis.

Ripoti ya kwanza juu ya neurogenesis ilionekana mnamo 1962 katika jarida la kisayansi la kifahari la Sayansi. Makala hiyo iliitwa "Je, Neurons Mpya Zinaundwa katika Ubongo wa Mamalia Wazima?" Mwandishi wake, Profesa Joseph Altman kutoka Chuo Kikuu cha Purdue (Marekani), kwa msaada wa mkondo wa umeme, aliharibu mojawapo ya miundo ya ubongo wa panya (mwili wa lateral geniculate) na kuingiza huko dutu ya mionzi ambayo hupenya seli mpya zinazojitokeza. Miezi michache baadaye, mwanasayansi aligundua niuroni mpya za mionzi kwenye thalamus (sehemu ya ubongo wa mbele) na gamba la ubongo. Zaidi ya miaka saba iliyofuata, Altman alichapisha tafiti kadhaa zaidi zinazothibitisha kuwepo kwa neurogenesis katika ubongo wa mamalia wakubwa. Hata hivyo, basi, katika miaka ya 1960, kazi yake ilisababisha mashaka tu kati ya wanasayansi wa neva, maendeleo yao hayakufuata.

Na miaka ishirini tu baadaye neurogenesis "ilipatikana tena", lakini tayari katika ubongo wa ndege. Watafiti wengi wa ndege wa nyimbo wamegundua kwamba wakati wa kila msimu wa kupandana, canary dume Serinus canaria huimba wimbo kwa "magoti" mapya. Kwa kuongezea, yeye haipitii trills mpya kutoka kwa wenzake, kwani nyimbo zilisasishwa hata kwa kutengwa. Wanasayansi walianza kusoma kwa undani kituo kikuu cha sauti cha ndege, kilicho katika sehemu maalum ya ubongo, na kugundua kuwa mwishoni mwa msimu wa kupandana (katika canaries hufanyika mnamo Agosti na Januari), sehemu kubwa ya neurons. kituo cha sauti kilikufa, labda kwa sababu ya mzigo mwingi wa kufanya kazi … Katikati ya miaka ya 1980, Profesa Fernando Notteboom kutoka Chuo Kikuu cha Rockefeller (USA) aliweza kuonyesha kwamba katika canaries za wanaume wazima, mchakato wa neurogenesis hutokea katika kituo cha sauti mara kwa mara, lakini idadi ya neurons iliyoundwa inategemea mabadiliko ya msimu. Upeo wa neurogenesis katika canaries hutokea Oktoba na Machi, yaani, miezi miwili baada ya misimu ya kupandana. Ndiyo maana "maktaba ya muziki" ya nyimbo za canary ya kiume inasasishwa mara kwa mara.

Mwishoni mwa miaka ya 1980, neurogenesis pia iligunduliwa katika amfibia watu wazima katika maabara ya mwanasayansi wa Leningrad Profesa A. L. Polenov.

Neuroni mpya hutoka wapi ikiwa seli za neva hazigawanyi? Chanzo cha niuroni mpya katika ndege na amfibia kiligeuka kuwa seli shina za nyuro kutoka kwa ukuta wa ventrikali za ubongo. Wakati wa ukuaji wa kiinitete, ni kutoka kwa seli hizi ambazo seli za mfumo wa neva huundwa: neurons na seli za glial. Lakini sio seli zote za shina hugeuka kuwa seli za mfumo wa neva - baadhi yao "hujificha" na kusubiri kwa mbawa.

Imeonyeshwa kuwa niuroni mpya hutoka kwenye seli shina za kiumbe mzima na katika wanyama wenye uti wa mgongo wa chini. Walakini, ilichukua karibu miaka kumi na tano kudhibitisha kuwa mchakato kama huo unatokea katika mfumo wa neva wa mamalia.

Maendeleo katika sayansi ya neva katika miaka ya mapema ya 1990 yalisababisha ugunduzi wa niuroni "wachanga" katika akili za panya na panya waliokomaa. Zilipatikana zaidi katika sehemu za zamani za ubongo: balbu za kunusa na cortex ya hippocampal, ambayo inawajibika zaidi kwa tabia ya kihisia, mwitikio wa mkazo, na udhibiti wa utendaji wa ngono wa mamalia.

Kama ilivyo kwa ndege na wanyama wenye uti wa chini, katika mamalia, seli za shina za nyuro ziko karibu na ventrikali za ubongo. Mabadiliko yao katika neurons ni makubwa sana. Katika panya waliokomaa, takriban nyuroni 250,000 huundwa kutoka kwa seli shina kwa mwezi, na kuchukua nafasi ya 3% ya niuroni zote kwenye hippocampus. Muda wa maisha wa neurons kama hizo ni kubwa sana - hadi siku 112. Seli za shina za neuronal husafiri kwa muda mrefu (karibu 2 cm). Pia wana uwezo wa kuhamia balbu ya kunusa, na kugeuka kuwa neurons huko.

Balbu za kunusa za ubongo wa mamalia zinawajibika kwa mtazamo na usindikaji wa msingi wa harufu mbalimbali, ikiwa ni pamoja na utambuzi wa pheromones - vitu ambavyo katika muundo wao wa kemikali ni karibu na homoni za ngono. Tabia ya ngono katika panya inadhibitiwa kimsingi na uzalishaji wa pheromones. Hippocampus iko chini ya hemispheres ya ubongo. Kazi za muundo huu tata zinahusishwa na malezi ya kumbukumbu ya muda mfupi, utambuzi wa hisia fulani na ushiriki katika malezi ya tabia ya ngono. Uwepo wa neurogenesis ya mara kwa mara katika balbu ya kunusa na hippocampus katika panya inaelezewa na ukweli kwamba katika panya miundo hii hubeba mzigo mkuu wa kazi. Kwa hiyo, seli za ujasiri ndani yao mara nyingi hufa, ambayo ina maana kwamba wanahitaji kufanywa upya.

Ili kuelewa ni hali gani huathiri neurogenesis katika hipokampasi na balbu ya kunusa, Profesa Gage kutoka Chuo Kikuu cha Salk (USA) alijenga jiji dogo. Panya walicheza hapo, walifanya elimu ya mwili, walitafuta njia za kutoka kwa labyrinths. Ilibadilika kuwa katika panya za "mijini", neurons mpya ziliibuka kwa idadi kubwa zaidi kuliko jamaa zao za kupita, zilizowekwa katika maisha ya kawaida katika vivarium.

Seli za shina zinaweza kuondolewa kutoka kwa ubongo na kupandikizwa kwenye sehemu nyingine ya mfumo wa neva, ambapo huwa niuroni. Profesa Gage na wenzake walifanya majaribio kadhaa sawa, ya kuvutia zaidi ambayo yalikuwa yafuatayo. Sehemu ya tishu za ubongo zilizo na seli shina zilipandikizwa kwenye retina iliyoharibiwa ya jicho la panya. (Ukuta wa ndani wa jicho unaohisi mwanga una asili ya "neva": unajumuisha niuroni zilizobadilishwa - vijiti na koni. Wakati safu nyeti ya mwanga inaharibiwa, upofu huingia.) Seli za shina za ubongo zilizopandikizwa hugeuka kuwa niuroni za retina., taratibu zao zilifikia mshipa wa macho, na panya akapata kuona tena! Zaidi ya hayo, wakati wa kupandikiza seli za shina za ubongo kwenye jicho kamilifu, hakuna mabadiliko yoyote yaliyofanyika nao. Pengine, wakati retina imeharibiwa, baadhi ya vitu hutolewa (kwa mfano, kinachojulikana sababu za ukuaji) ambazo huchochea neurogenesis. Hata hivyo, utaratibu halisi wa jambo hili bado haujaeleweka.

Wanasayansi walikuwa wanakabiliwa na kazi ya kuonyesha kwamba neurogenesis hutokea si tu kwa panya, bali pia kwa wanadamu. Kwa maana hii, watafiti chini ya uongozi wa Profesa Gage hivi karibuni walifanya kazi ya kuvutia. Katika moja ya kliniki za oncological za Marekani, kundi la wagonjwa wenye neoplasms mbaya zisizoweza kuponywa walichukua dawa ya chemotherapeutic bromodioxyuridine. Dutu hii ina mali muhimu - uwezo wa kujilimbikiza katika seli za kugawanya viungo na tishu mbalimbali. Bromodioxyuridine imejumuishwa katika DNA ya seli mama na huhifadhiwa katika seli binti baada ya seli za mama kugawanyika. Utafiti wa patholojia umeonyesha kuwa niuroni zilizo na bromodioxyuridine zinapatikana karibu sehemu zote za ubongo, pamoja na gamba la ubongo. Kwa hivyo niuroni hizi zilikuwa seli mpya ambazo ziliibuka kutoka kwa mgawanyiko wa seli shina. Ugunduzi huo ulithibitishwa bila masharti kwamba mchakato wa neurogenesis pia hutokea kwa watu wazima. Lakini ikiwa katika panya neurogenesis hutokea tu kwenye hippocampus, basi kwa wanadamu, kuna uwezekano kwamba inaweza kukamata maeneo makubwa zaidi ya ubongo, ikiwa ni pamoja na kamba ya ubongo. Uchunguzi wa hivi karibuni umeonyesha kuwa niuroni mpya katika ubongo wa watu wazima zinaweza kuundwa sio tu kutoka kwa seli za shina za neuronal, lakini kutoka kwa seli za damu. Ugunduzi wa jambo hili umesababisha furaha katika ulimwengu wa kisayansi. Walakini, uchapishaji katika jarida la "Nature" mnamo Oktoba 2003 ulipunguza akili za shauku kwa njia nyingi. Ilibadilika kuwa seli za shina za damu huingia ndani ya ubongo, lakini hazigeuki kuwa neurons, lakini huungana nao, na kutengeneza seli za nyuklia. Kisha kiini cha "zamani" cha neuroni kinaharibiwa, na inabadilishwa na kiini "mpya" cha seli ya damu. Katika mwili wa panya, seli za shina za damu huunganishwa na seli kubwa za cerebellum - seli za Purkinje, ingawa hii hutokea mara chache sana: seli chache tu zilizounganishwa zinaweza kupatikana kwenye cerebellum nzima. Mchanganyiko mkali zaidi wa neurons hutokea kwenye ini na misuli ya moyo. Bado haijabainika nini maana ya kisaikolojia katika hili. Moja ya dhana ni kwamba seli za shina za damu hubeba nyenzo mpya za maumbile, ambazo, kuingia kwenye seli ya "zamani" ya cerebellar, huongeza maisha yake.

Kwa hivyo, niuroni mpya zinaweza kutokea kutoka kwa seli shina hata kwenye ubongo wa watu wazima. Jambo hili tayari linatumiwa sana kutibu magonjwa mbalimbali ya neurodegenerative (magonjwa yanayoambatana na kifo cha neurons katika ubongo). Maandalizi ya seli za shina kwa ajili ya kupandikiza hupatikana kwa njia mbili. Ya kwanza ni matumizi ya seli za shina za neuronal, ambazo katika kiinitete na mtu mzima ziko karibu na ventrikali za ubongo. Njia ya pili ni matumizi ya seli za shina za embryonic. Seli hizi ziko kwenye misa ya seli ya ndani katika hatua ya awali ya malezi ya kiinitete. Wana uwezo wa kubadilika kuwa karibu seli yoyote katika mwili. Changamoto kubwa katika kufanya kazi na seli za kiinitete ni kuzifanya zibadilike kuwa niuroni. Teknolojia mpya hufanya iwezekanavyo kufanya hivyo.

Baadhi ya hospitali nchini Marekani tayari zimeunda "maktaba" za seli za shina za nyuroni zilizopatikana kutoka kwa tishu za kiinitete, na zinapandikizwa kwa wagonjwa. Majaribio ya kwanza ya kupandikiza yanatoa matokeo mazuri, ingawa leo madaktari hawawezi kutatua tatizo kuu la upandikizaji kama huo: kuzidisha kwa seli za shina katika 30-40% ya kesi husababisha kuundwa kwa tumors mbaya. Bado hakuna mbinu iliyopatikana kuzuia athari hii. Lakini licha ya hili, upandikizaji wa seli shina bila shaka utakuwa mojawapo ya mbinu kuu katika matibabu ya magonjwa ya mfumo wa neva kama vile Alzheimer's na Parkinson's, ambayo yamekuwa janga la nchi zilizoendelea.