Мозжечок – царь в голове

Красные микросферы-везикулы с допамином в аксоне нейрона. Иллюстрация Cell

Когда-то, на ранних этапах эволюции вида Homo sapiens, мозжечок был больше всего мозга. Но со временем все увеличивающиеся полушария оттеснили этот отдел мозга, мозжечок, назад и подмяли под себя. Вместе с тем мозжечок по числу своих клеток мало чем отличается от коры, состояние которой очень сильно зависит от того, как работают так называемые Пуркинье – весьма чувствительные к такому нейротоксику, как этанол. Перебор с дозой этанола ведет к временной «экстирпации», или отключению органа, поддерживающего наше равновесие и вертикальное положение. Немаловажно и то, что мозжечок частично участвует в генерации речевой активности, поэтому его опухоли ведут к нарушениям речи, особенно у детей.

Французский психиатр XIX века Жан Мартен Шарко был известен не только как один из главных «промоутеров» гипноза и изобретатель знаменитой процедуры «душ Шарко». Он также описал состояние, при котором происходит гибель моторных нейронов спинного мозга, в результате чего развивается болезнь Шарко, или боковой амиотрофический склероз (ALS – Amyotrophic Lateral Sclerosis). Самая известная жертва этого заболевания – английский физик-теоретик Стивен Хокинг, общающийся с миром только с помощью компьютера.

Мотонейроны гибнут раньше времени в результате мутации в гене RET. Известно, что ген необходим для нормального развития нервных стволовых клеток. Нарушение этого развития ведет к преждевременной клеточной гибели. Вполне возможно, что аномалия развития клеток каким-то образом «спускается» сверху по пучкам волокон, идущих от моторной коры полушарий.

Не так давно ученые научились с помощью магниторезонансной томографии (МРТ) видеть коннектом мозга, то есть совокупность пучков и путей в белом веществе полушарий. Однако МРТ не показывает, как и от каких структур и участков коры идут эти пучки. Этот технический недостаток впервые удалось преодолеть в Стэнфорде, где разработали новый метод картирования, получивший название LiFE (Linear Fascicle Evaluation). Теперь можно проследить ход и направление пучков и их привязку к формированиям в полушариях. Результаты этой работы опубликованы в журнале Nature.

Еще одним достижением ученых Кембриджа стало «обращение»-реверсия клеток взрослого организма к эмбриональному состоянию, о чем сообщил журнал Cell. Новый метод стимулирования обратного развития клеток найдет самое широкое применение в клеточных моделях различных заболеваний, в том числе и нейродегенеративных.

Исследователи Калифорнийского университета в Сан-Диего получили нейроны из клеток кожи людей, больных шизофренией. При сравнении их с нормальными нейронами выявили у пациентов повышенный синтез допамина (дофамина), нор- и эпинефрина. У больных выше также и доля нервных клеток с ферментом, выдающим на гора эти три важных нейромедиатора. Новая модель позволит наладить быстрый и дешевый скрининг людей на предмет выявления у них шизофрении и близких к ней состояний, а также подбирать наиболее эффективные средства для лечения.

Один из примеров такого подхода представили ученые Техасского университета в Сан-Антонио и Мак-Гилла в Монреале в журнале Nucleic Acids Research. Они сконцентрировали свое внимание на белковом продукте гена Dbr (Debranching), который не дает ветвиться молекулам РНК, регулируя тем самым синтез белков (англ. branch – «ветвь»). Нарушения в гене ведут к тому, что один из протеинов образует большие нейротоксические комплексы, убивающие мотонейроны при амиотрофическом склерозе (болезни Шарко). Теперь нужно искать малые молекулы, которые будут блокировать повышенную активность фермента Dbr.

Мозг с отсутствующим мозжечком. Иллюстрация New Scientist

Вполне возможно, что в случае с амиотрофическим склерозом мы имеем дело с мутацией в гене, которая происходит по ходу жизни человека. Но есть мутации, которые передаются детям от родителей, что произошло, по всей видимости, у одной китаянки, не ходившей до семи и не говорившей до шести лет. К врачам госпиталя в г. Цзинань 24-летняя женщина, имеющая мужа и дочь, попала с жалобами на тошноту и позывы к рвоте. Каково же было удивление радиологов, когда на компьютерном и магнитно-резонансном томографах они увидели полное отсутствие… мозжечка – «полный первичный агенез».

До этого журнал в 1994 и 2010 годах приводил еще два зафиксированных случая подобной аномалии. Интересно было бы теперь получить от китаянки нервные стволовые клетки, чтобы посмотреть, какие нарушения в геноме привели к подобному состоянию с нарушениями в ментальной – умственной – и моторной сферах. Но как она при отсутствии мозжечка начала ходить и говорить? Авторы полагают, что в силу хорошо известной нейробиологам пластичности нервной ткани часть функций отсутствующего мозжечка взяли на себя отделы моторной коры больших полушарий. Хорошо было бы посмотреть на гены этого перехода-передачи, позволяющие специализированным нейронам обретать новые функции.

Пластичность фигурирует и в статье нейробиологического приложения Nature, в которой сотрудники Калифорнийского университета в Беркли показали увеличение активности коры у людей с бляшками Альцгеймера при запоминании картинок и их деталей. Пластичность мозга, по мнению авторов, помогает пожилым людям компенсировать нарушение умственных способностей в связи с выпадением нейротоксического белка. У молодых и пожилых без наличия бляшек повышения активности функциональный МРТ не выявлял.