Где прячутся Альцгеймер и Паркинсон

Сеть, соединяющая голубое пятно с гиппокампом, хранилищем памяти.

Речь – несомненное эволюционное обретение человека – единственного вида, пытающегося понять свое происхождение в истории развития биосферы. Попытки что-то сказать – их зачастую много раз повторяют люди, страдающие заиканием. Одним из народных методов избавления от этого недостатка речи считается испуг, хотя это зачастую не помогает.

Пониманию некоторых механизмов развития человеческого мозга хорошо помогает компаративный метод (метод сравнений). Используя его, сотрудники Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе картировали положение генетических переключателей, активность которых определяет развитие мозга (нейрогенез) у человека, макак и мышей.

Особое внимание в этой связи имеют гены и регуляторы их активности, определяющие функцию нервных стволовых клеток (НСК). Именно она приводит к формированию коры головного мозга и росту нервных отростков, соединения концов которых называются синапсами. Неудивительно, что определяющий их формирование белок получил название синтаксин (синтаксис – соединение слов в предложения). Мутации генов нейробелков и в ДНК регуляторов генной активности могут приводить к нарушениям формирования головного мозга вплоть до уродств, а также к отклонениям в развитии нервных и психических функций. Так, нарушения в коротком плече 16-й хромосомы (16р) и длинном плече 22-й (22q) связаны с риском развития аутизма у детей и структурных отклонений, например утоньшения мозолистого тела и расширения желудочков.

В Лос-Анджелесе отметили наличие у человека особой ДНК-последовательности, меняющей активность гена, который отвечает за синтез белкового рецептора. Последний улавливает протеин ростового фактора фибробластов, которые дают клетки, по своим свойствам близкие к эмбриональным стволовым. Рецептор является мощным стимулятором клеточного деления и дальнейшего развития НСК, проявляющегося в росте характерных нервных отростков. В своей статье, которую ученые назвали «Динамические изменения хроматинового ландшафта в ходе коркового нейрогенеза человека», авторы обращают внимание на связь регуляции генов с когнитивными фенотипами человека.

Желтый фермент, с помощью жирной кислоты (белой) «заякоривающий» голубой рецептор нервной клетки. Иллюстрация Physorg

Следует пояснить, что хроматин представляет собой белковый комплекс, активность которого в ходе развития плода сказывается потом на умственных способностях человека. В последнее время ученые выявили связь между кишечником и мозгом, поэтому понятен интерес к статье в приложении журнала Science, в которой проводится связь между болезнями Крона, проявляющимися в воспалении толстого кишечника, и… Паркинсона. Авторы обследовали 2066 пациентов и 3633 здоровых. В результате выявлено два варианта одного из генов, который ранее уже связали с паркинсонизмом. Связь двух заболеваний подтвердилась и при обследовании еще более большой группы – 24 570 человек.

Другим подтверждением является выявление сотрудниками одного из институтов Кембриджа непосредственного влияния кишечных микроорганизмов на активность наших генов. В приложении к журналу Nature исследователи пишут, что бактерии синтезируют короткие цепочки жирных кислот (масляной, ее производные подавляют нервную активность, вызывая торможение в мозге), присоединение которых к регуляторным белкам хроматина происходит в клетках слизистой толстого кишечника.

Одним из недавно выявленных факторов нарушения формирования и роста мозга является вирус Зика, поражающий НСК. Иммунное приложение Science опубликовало статью, согласно которой главная причина – воздействие одного из интерферонов, выключение гена которого у мышей резко повышает их подверженность вирусным инфекциям, в том числе и Зика. Авторы называют выявленный ими протеин иммунной защиты главным медиатором осложнений внутриутробного развития плода и его мозга.

Другой белок, тубулин, необходим для микротрубочек в клетках. Стабилизирует их белок тау, мутации в гене которого отмечаются при болезни Альцгеймера. Нобелевский лауреат Сусуму Тонегава, работающий в Массачусетском технологическом институте, опубликовал в журнале PNAS («Труды АН США») статью, в которой описывает функциональный «вход» от нейронов голубого пятна в один из отделов гиппокампа. Другое название гиппокампа – извилина морского конька. Она лежит на основании височной доли мозга, и ее нейроны, как считается, отвечают за формирование, хранение и извлечение памяти. Гибель их в результате формирования нейротоксических бляшек и комков тау-белка приводит к развитию болезни Альцгеймера. Тонегава расширил мозговую «базу» памяти и ее нарушений, что, возможно, приведет к пересмотру некоторых положений нейробиологии.

Спинномозговая травма ведет к прерыванию хода нервных отростков и микротрубочек в них. Активность нервных стволовых клеток способствует частичной репарации дефекта, однако рост отростков под действием окружающих их клеток белого вещества быстро прекращается. Довольно неожиданно ученые из Йельского университета выяснили, что свойства НСК могут передаваться противовоспалительным макрофагам, о чем они сообщили в журнале PLOS. Свою статью они назвали «Экзосомы внутривенно вводимых стволовых клеток стимулируют макрофаги при повреждении спинного мозга».

Механизм восстановления спинного мозга связан со способностью макрофагов восстанавливать нарушенный барьер между сосудами и мозгом (гемато-энцефалический – ГЭБ). Ученые показали, что выделенные из костного мозга стволовые клетки восстанавливают проводимость спинного мозга после его экспериментальной травмы у крыс.

Еще одно важное исследование. Речь идет о выделении гиперактивной сети в нижней лобной извилине, выявленной в правом полушарии заик, избыточность сигналов в которой нарушает нормальную речь. Об этом в журнале Brain сообщили исследователи Института нейронаук в Лейпциге, использовавших МРТ для обследования заикающихся. Их статья называется «Структурная связь гиперактивных областей в лобной доле правого полушария согласуется с выраженностью заикания». В свете данного открытия людям может помочь транскраниальная стимуляция – непосредственно через скальп и кости черепа.