Революция в голове. Как новые нервные клетки омолаживают мозг

К тому моменту, как появились работы по нейрогенезу у данио-рерио, образование новых нейронов в их мозге удивления уже не вызывало, но данные именно об этом виде оказались особенно полезными. Дело в том, что данио-рерио наряду с пивными дрожжами, круглыми червями (нематодами), дрозофилами, крысами и мышами относятся к привилегированным видам, с помощью которых биологи пытаются постичь тайну жизни. В зависимости от степени сложности, ученые в большой мере условились, какие исследования проводить на каком виде животных. Так проще обосновывать одни исследования другими и использовать единообразный набор методик, хотя в зависимости от вида что-то всегда меняется. Поэтому о принципах клеточной биохимии мы многое знаем из исследований на пивных дрожжах и на кишечной палочке. Основные положения генетики и молекулярной биологии сформулированы с помощью нематод и дрозофил. В случае сложных вопросов, которые требуют использования млекопитающих, опыты ставят на мышах. Кроме того, крысы всегда служили прекрасным объектом для исследований, связанных с биологией поведения.

Если угодно, в этом ряду данио-рерио находятся где-то между дрозофилами и мышами. В отличие от мушек они относятся к позвоночным, но не к млекопитающим, как мыши. Они наилучшим образом подходят для исследований по генетике и молекулярной биологии, а как минимум на ранних стадиях развития большое преимущество дает прозрачность их икринок, благодаря чему под микроскопом можно следить за развитием прямо через кожу.

Гиппокамп в узком смысле у рыб представлен не в большей степени, чем у птиц, но у них есть более простая структура, которая отвечает за некоторые функции, гиппокампальные у млекопитающих. Как бы то ни было, у рыб есть стенка мозгового желудочка. Именно здесь у человека, как и у мыши, находятся клетки-предшественницы, используемые при нейрогенезе. Но интересно, что у рыб эта стенка расположена не внутри, в глубине мозговой ткани, а на поверхности. В этом смысле строение рыбьего мозга вывернуто наизнанку. На первый взгляд это несколько сбивает с толку, но под этой странной оболочкой можно обнаружить массу общих черт. Очень многое, хотя и далеко не все, так сказать, «законсервировано в эволюции», иными словами, некоторые вещи у различных видов животных оказываются одинаковыми или же представлены в вариантах, между которыми легко проследить связь. При этом, как правило, сложность растет от рыб к грызунам, далее к приматам и к человеку. Так что иногда в очень антропоцентричном духе говорят о делении животных на «низших», более простых, и «высших», сложных. Более деликатные ученые стараются избегать таких выражений, но именно благодаря своей оценочности они очень наглядны. Если угодно, данио-рерио – это простейшая модель высших животных. Еще раз: если угодно.

После того как свои первые работы выпустил ихтиолог Гюнтер Цупанк, который тогда работал в Тюбингене, а позже в Бремене, мой коллега, нейробиолог из Дрездена Михаэль Бранд, со своими сотрудниками подробно картировал нейрогенез взрослых у данио-рерио. Они определили в мозге взрослой рыбы в общей сложности 16 зон, где на протяжении всей жизни образуются новые нейроны. В их число входит обонятельный мозг и та зона, которую при желании можно считать аналогом гиппокампа у млекопитающих. Впрочем, у животных в ней нет зубчатой извилины, так что нейрогенез взрослых все равно выглядит иначе.

Таким образом, рыбы, как и птицы, – настоящие мастера нейрогенеза. При этом их гораздо проще содержать и изучать. К тому же накопился значительный методический арсенал. Генетическая характеристика продвинулась настолько, что сегодня пройти мимо данио-рерио уже нельзя. То, что нейрогенез взрослых у рыб так ярко выражен, конечно, смущает. Разве это не благоприятное свойство? Если да, почему тогда у «высших» животных оно распространено скорее менее, чем более?

У данио-рерио нейрогенез взрослых несет регенеративную функцию, то есть составляет часть восстановительных процессов при повреждениях. У нас эта способность на самом деле утрачена. У мышей и человека данный процесс принципиально ограничен явлениями, связанными с пластичностью, и если обеспечивает регенерацию, то очень скудную. К возможным исключениям мы еще вернемся.

Итак, у данио-рерио можно было бы подсмотреть кое-что в плане регенерации. В этом и состоит цель работы, которую ведет Михаэль Бранд со своей группой в Дрездене. Можно ли разбудить и у человека этот предположительно забытый регенеративный потенциал и использовать его в медицине?

Восстановительный нейрогенез