Určitě jste často slyšeli výrok: „Nervové buňky se nezotavují.“Tuto jednu z populárních mylných představ však vědci nedávno vyvrátili.
Dne 15. října 1999 časopis Science publikoval studii Elizabeth Gouldové a Charlese Grossa, zaměstnanců katedry psychologie na Princetonské univerzitě. Ukázalo se, že mozek lidoopů produkuje několik tisíc nových neuronů denně po celý život. Tento proces se nazývá neurogeneze. Ve stejném roce bylo zjištěno, že neurogeneze se také provádí v lidském mozku. Samotný proces však byl objeven ještě dříve.
V roce 1965 ji vědec Dzhokhev Altman objevil v hipokampu (části mozku) krysy a o 15 let později ji objevil zaměstnanec Rockefellerovy univerzity Fernando Notteb na kanárích. Podle objevu Notteby se nervové buňky zpěvných ptáků tvoří v „hlasovém centru“jejich mozku.
Navzdory skutečnosti, že jsou obnoveny nervové buňky, není na místě starat se o neurony, protože, jak víte, často umírají v podmínkách silného stresu, zranění, otravy atd. Funkci mrtvých nervových buněk však přebírají živé buňky … Jedna zdravá nervová buňka tedy může nahradit až devět mrtvých.
Populární výraz „Nervové buňky se nezotavují“vnímá každý od dětství jako nezměnitelnou pravdu. Tento axiom však není nic jiného než mýtus a nová vědecká data jej vyvracejí.
Příroda klade ve vývojovém mozku velmi vysokou míru bezpečnosti: během embryogeneze se vytváří velký přebytek neuronů. Téměř 70% z nich zemře před narozením dítěte. Lidský mozek po celý život ztrácí neurony po narození. Tato buněčná smrt je geneticky naprogramována. Samozřejmě umírají nejen neurony, ale i další buňky těla. Pouze všechny ostatní tkáně mají vysokou regenerační kapacitu, to znamená, že se jejich buňky dělí a nahrazují mrtvé. Proces regenerace je nejaktivnější v epiteliálních buňkách a hematopoetických orgánech (červená kostní dřeň). Existují však buňky, ve kterých jsou blokovány geny odpovědné za reprodukci dělením. Kromě neuronů zahrnují tyto buňky buňky srdečního svalu. Jak se lidem daří udržovat inteligenci až do vysokého věku,pokud nervové buňky zemřou a nebudou obnoveny?
Propagační video:
Jedno z možných vysvětlení: ne všechny neurony „pracují“současně v nervovém systému, ale pouze 10% neuronů. Tato skutečnost je často citována v populární a dokonce i vědecké literatuře. Toto prohlášení jsem opakovaně musel prodiskutovat se svými domácími i zahraničními kolegy. A nikdo z nich nechápe, odkud tato postava pochází. Jakákoli buňka žije a „funguje“současně. V každém neuronu neustále probíhají metabolické procesy, syntetizují se proteiny, generují a přenášejí se nervové impulsy. Ponecháme-li tedy hypotézu „klidových“neuronů, obrátíme se k jedné z vlastností nervového systému, a to k jeho výjimečné plasticitě.
Smysl plasticity spočívá v tom, že funkce mrtvých nervových buněk přebírají jejich přežívající „kolegové“, kteří se zvětšují a vytvářejí nová spojení, která kompenzují ztracené funkce. Vysokou, ale neomezenou účinnost takové kompenzace lze ilustrovat na příkladu Parkinsonovy choroby, při které dochází k postupnému odumírání neuronů. Ukazuje se, že dokud nezemře přibližně 90% neuronů v mozku, klinické příznaky nemoci (třesení končetin, omezení pohyblivosti, nestabilní chůze, demence) se neobjevují, to znamená, že člověk vypadá prakticky zdravě. To znamená, že jedna živá nervová buňka může nahradit devět mrtvých.
Avšak plasticita nervového systému není jediným mechanismem, který umožňuje uchování inteligence do zralého stáří. Příroda má také nouzovou situaci - vznik nových nervových buněk v mozku dospělých savců nebo neurogenezi.
První zpráva o neurogenezi se objevila v roce 1962 v prestižním vědeckém časopise Science. Článek měl název „Tvoří se nové neurony v mozku dospělých savců?“Jeho autor, profesor Joseph Altman z Purdue University (USA), pomocí elektrického proudu zničil jednu ze struktur mozku krysy (postranní geniculární tělo) a injikoval tam radioaktivní látku, která proniká do nově vznikajících buněk. O několik měsíců později vědec objevil nové radioaktivní neurony v thalamu (část předního mozku) a mozkové kůře. Během příštích sedmi let Altman publikoval několik dalších studií prokazujících existenci neurogeneze v mozku dospělých savců. V šedesátých letech však jeho práce způsobila mezi neurovědy pouze skepsu, jejich vývoj nenasledoval.
A až o dvacet let později byla „znovuobjevena“neurogeneze, ale již v mozku ptáků. Mnoho vědců zpěvných ptáků si všimlo, že během každého období páření zpívá kanárský muž Serinus canaria píseň s novými „koleny“. Navíc od svých bratrů nepřijímá nové trylky, protože písně byly aktualizovány izolovaně. Vědci začali podrobně studovat hlavní hlasové centrum ptáků, které se nachází ve speciální části mozku, a zjistili, že na konci období páření (u kanárů k němu dochází v srpnu a lednu) zemřela významná část neuronů hlasového centra, pravděpodobně kvůli nadměrné funkční zátěži … V polovině 80. let se podařilo ukázat profesorovi Fernandovi Notteboomovi z Rockefellerovy univerzity (USA)že u dospělých mužských kanárů dochází k procesu neurogeneze v hlasovém centru neustále, ale počet vytvořených neuronů podléhá sezónním výkyvům. Vrchol neurogeneze u kanárů nastává v říjnu a březnu, tedy dva měsíce po páření. Proto je „hudební knihovna“písní mužských kanárů pravidelně aktualizována.
Na konci 80. let byla neurogeneze objevena také u dospělých obojživelníků v laboratoři leningradského vědce profesora A. L. Polenova.
Odkud pocházejí nové neurony, pokud se nervové buňky nedělí? Ukázalo se, že zdrojem nových neuronů jak u ptáků, tak u obojživelníků jsou neuronální kmenové buňky ze stěny mozkových komor. Během vývoje embrya se z těchto buněk tvoří buňky nervového systému: neurony a gliové buňky. Ale ne všechny kmenové buňky se promění v buňky nervového systému - některé se „schovávají“a čekají v křídlech.
Bylo prokázáno, že nové neurony vznikají z kmenových buněk dospělého organismu a nižších obratlovců. Trvalo však téměř patnáct let, než se prokázalo, že k podobnému procesu dochází i v nervovém systému savců.
Vývoj neurovědy na počátku 90. let vedl k objevu „novorozených“neuronů v mozku dospělých potkanů a myší. Byly nalezeny většinou v evolučně starověkých částech mozku: čichové cibulky a hipokampální kůra, které jsou odpovědné hlavně za emoční chování, reakci na stres a regulaci sexuálních funkcí savců.
Stejně jako u ptáků a nižších obratlovců, iu savců jsou neuronální kmenové buňky umístěny v blízkosti laterálních komor mozku. Jejich transformace na neurony je velmi intenzivní. U dospělých potkanů se z kmenových buněk za měsíc vytvoří přibližně 250 000 neuronů, které nahradí 3% všech neuronů v hipokampu. Životnost těchto neuronů je velmi vysoká - až 112 dní. Neuronální kmenové buňky cestují dlouhou cestou (asi 2 cm). Jsou také schopni migrovat do čichové žárovky a přeměnit se na neurony.
Čichové cibulky mozku savců jsou zodpovědné za vnímání a primární zpracování různých pachů, včetně rozpoznávání feromonů - látek, které jsou ve svém chemickém složení blízké pohlavním hormonům. Sexuální chování u hlodavců je regulováno primárně produkcí feromonů. Hipokampus se nachází pod mozkovými hemisférami. Funkce této složité struktury jsou spojeny s formováním krátkodobé paměti, realizací určitých emocí a účastí na formování sexuálního chování. Přítomnost konstantní neurogeneze v čichové baňce a hipokampu u potkanů je vysvětlena skutečností, že u hlodavců tyto struktury nesou hlavní funkční zátěž. Nervové buňky v nich proto často umírají, což znamená, že je třeba je obnovit.
Abychom pochopili, jaké podmínky ovlivňují neurogenezi v hipokampu a čichovém bulbu, postavil profesor Gage ze Salk University (USA) miniaturní město. Myši tam hrály, cvičily tělesnou výchovu, hledaly východy z labyrintů. Ukázalo se, že u „městských“myší vznikly nové neurony v mnohem větším počtu než u jejich pasivních příbuzných utápějících se v rutinním životě ve viváriu.
Kmenové buňky mohou být odstraněny z mozku a transplantovány do jiné části nervového systému, kde se stávají neurony. Profesor Gage a jeho kolegové provedli několik podobných experimentů, z nichž nejpůsobivější byl následující. Část mozkové tkáně obsahující kmenové buňky byla transplantována do zničené sítnice oka krysy. (Vnitřní stěna oka citlivá na světlo má „nervový“původ: skládá se z modifikovaných neuronů - tyčinek a čípků. Když je vrstva citlivá na světlo zničena, nastává slepota.) Transplantované mozkové kmenové buňky se proměnily v neurony sítnice, jejich procesy dosáhly zrakového nervu a krysa znovu získala zrak! Navíc během transplantace mozkových kmenových buněk do neporušeného oka nedošlo k žádným transformacím. Pravděpodobně při poškození sítnice se produkují některé látky (napříkladtzv. růstové faktory), které stimulují neurogenezi. Přesný mechanismus tohoto jevu však stále není jasný.
Vědci stáli před úkolem ukázat, že k neurogenezi dochází nejen u hlodavců, ale také u lidí. Za tímto účelem vědci pod vedením profesora Gageho nedávno provedli senzační práci. Na jedné z amerických onkologických klinik skupina pacientů s nevyléčitelnými maligními novotvary užívala chemoterapeutický lék bromodioxyuridin. Tato látka má důležitou vlastnost - schopnost hromadit se v dělících se buňkách různých orgánů a tkání. Bromodioxyuridin je začleněn do DNA mateřské buňky a je uložen v dceřiných buňkách po rozdělení mateřských buněk. Patologické studie ukázaly, že neurony obsahující bromodioxyuridin se nacházejí téměř ve všech částech mozku, včetně mozkové kůry. Takže tyto neurony byly nové buňky, které vznikly z dělení kmenových buněk. Nález bezpodmínečně potvrdil, že proces neurogeneze se vyskytuje také u dospělých. Pokud se však u hlodavců neurogeneze vyskytuje pouze v hipokampu, pak u lidí, je pravděpodobné, že dokáže zachytit rozsáhlejší oblasti mozku, včetně mozkové kůry.
Nedávné studie ukázaly, že nové neurony v dospělém mozku lze tvořit nejen z neuronálních kmenových buněk, ale také z krevních kmenových buněk. Objev tohoto jevu způsobil ve vědeckém světě euforii. Publikace v časopise „Nature“v říjnu 2003 však nadšené mysli v mnoha ohledech ochladila. Ukázalo se, že krevní kmenové buňky skutečně pronikají do mozku, ale nemění se na neurony, ale splynou s nimi a tvoří dvojjaderné buňky. Potom je „staré“jádro neuronu zničeno a je nahrazeno „novým“jádrem krevní kmenové buňky. V těle krysy se krevní kmenové buňky fúzují hlavně s obřími buňkami mozečku - Purkyňovými buňkami, i když k tomu dochází poměrně zřídka: v celém mozečku lze nalézt jen několik fúzovaných buněk. K intenzivnější fúzi neuronů dochází v játrech a srdečním svalu. Dosud není jasné, jaký je v tom fyziologický význam. Jednou z hypotéz je, že kmenové buňky krve nesou s sebou nový genetický materiál, který vstupem do „staré“mozečkové buňky prodlužuje její životnost.
Nové neurony tedy mohou vzniknout z kmenových buněk i v mozku dospělého. Tento jev je již široce používán k léčbě různých neurodegenerativních onemocnění (onemocnění doprovázená smrtí neuronů v mozku). Preparáty z kmenových buněk pro transplantaci se získávají dvěma způsoby. Prvním z nich je použití neuronálních kmenových buněk, které jsou umístěny kolem komor mozku jak u embrya, tak u dospělého. Druhým přístupem je použití embryonálních kmenových buněk. Tyto buňky jsou umístěny ve vnitřní buněčné hmotě v rané fázi tvorby embrya. Jsou schopni transformovat se do téměř jakékoli buňky v těle. Největší výzvou při práci s embryonálními buňkami je přeměnit je na neurony. Nové technologie to umožňují.
Některé nemocnice ve Spojených státech již vytvořily „knihovny“neuronálních kmenových buněk odvozených z embryonální tkáně a jsou transplantovány pacientům. První pokusy o transplantaci přinášejí pozitivní výsledky, i když dnes lékaři nemohou vyřešit hlavní problém těchto transplantací: nekontrolovatelné množení kmenových buněk ve 30-40% případů vede k tvorbě maligních nádorů. Dosud nebyl nalezen žádný přístup, který by tomuto vedlejšímu účinku zabránil. Přes toto však bude transplantace kmenových buněk nepochybně jedním z hlavních přístupů v léčbě takových neurodegenerativních onemocnění, jako jsou Alzheimerova a Parkinsonova choroba, které se staly pohromou vyspělých zemí.
Nervová tkáň se obnovuje v každém věku, - ujistil slavný německý neurolog profesor z univerzity v Göttingenu Harold Huther. - Ve věku 20 let je proces intenzivní a v 70 letech - pomalu. Ale jde to.
Vědec uvedl jako příklad pozorování kanadských kolegů starších jeptišek - 100 a více let. Ukázalo se na magnetickou rezonanci: jejich mozky jsou v pořádku - žádné projevy senilní demence.
Celá věc podle profesora spočívá ve způsobu života a myšlení těchto žen, které doslova obnovují své mozkové struktury a svoji vodivost. A podobný zázrak se děje kvůli skutečnosti, že jeptišky jsou skromné, mají stabilní představy o struktuře světa, aktivní životní pozici a modlí se v naději, že změní lidi k lepšímu.
Huther vysvětlil, že hlavním ničitelem nervových buněk je stres, který také potlačuje schopnost mozku regenerovat. A přispívá k tomu harmonie se sebou samým. A to v tomto ohledu radí profesor: měřit sny s realitou, umět si uspořádat svůj život a nechodit, jak se říká, s proudem, pochopit smysl života - alespoň ten svůj, mít silné sociální vazby - dobré vztahy s tolika lidé - zejména blízcí.
A dál. Podle Hutera nic nepomáhá regeneraci nervových buněk víc než problém, pro který člověk našel řešení. A aby problémy nebyly příliš zatěžující, profesor doporučuje se něco naučit. I ve stáří. Udržet chuť do života.
Rychlost regenerace nervových buněk byla měřena švédskými vědci z Karolinska Institute. Ukázalo se, že může dosáhnout 700 nových neuronů denně.
Vědcům pomohly … pozemní jaderné testy, které byly provedeny v 50. letech minulého století. Poté silně znečišťovali životní prostředí radioaktivním izotopem - uhlíkem-14. Jeho hladina však poklesla poté, co byla v roce 1963 zakázána detonace atomových bomb v atmosféře.
Nervové buňky lidí, kteří zachytili pozemní jaderné výbuchy, „nasávali“izotop ve zvýšené koncentraci. Je zakotven ve vláknech DNA. Vědci jej použili pro takzvané radiokarbonové datování živých tkání. Uhlík-14 umožnil určit věk buněk. A ukázalo se, že se - nervové buňky - objevily v různých dobách. To znamená, že spolu se starými, novými se narodili.
Stejně tak Kanaďané na univerzitě v Torontu prokázali, že buňky srdečního svalu jsou schopné regenerace. Živá pumpa 25letého muže je schopna produkovat novorozené buňky v množství až 1 procenta hmotnosti orgánu ročně. Ve věku 75 let produktivita „továrny“klesla na 0,45 procenta. Ale vůbec nezmizí.
Proč si stěží pamatujeme své dětství?
Zdá se, že kanadští vědci z Neurobiologické laboratoře v Nemocnici pro nemocné děti v Torontu přišli na to, proč si většina dospělých nepamatuje, co se jim stalo během prvních tří let života.
"Není to tak, že děti nedokáží utvářet vzpomínky," říká Katherine Akers, jedna z autorek studie. Tvarují se velmi dobře. Když mé dceři byly 3 roky, vzal jsem ji do zoo. Podrobně vyprávěla o všem, co viděla. Nyní je jí 5 let - vůbec si nepamatuje, že byla v zoo.
Pokusy ukázaly, že staré události jsou vymazány z paměti. Jsou vymazány při narození nových mozkových buněk.
Pijete a jste chytřejší?
Stejní švédští vědci dospěli k překvapivému závěru. Pokud lze uvěřit skandálním výsledkům jejich nedávného výzkumu, rostou z pravidelného pití také nové nervové buňky. Rostou nejen kdekoli, ale i v hlavě - zdá se, že to je nejvíce zranitelná část těla alkoholiků.
Vědci však naštvaní, ne všechno je tak bez mráčku. Spolu s buňkami roste také touha po alkoholu. Ve švédských experimentech byly myši, konkrétně, které byly napojeny, skutečně obohaceny nervovými buňkami. Zároveň však začali upřednostňovat vodku před vodou. Podle profesora Stefana Brina, vedoucího výzkumu, to vysvětluje skutečnost, že lidé mohou přejít od mírné konzumace alkoholu k neomezenému alkoholu poměrně rychle.