Нейрогенез

Нейрогенез (греч. νεύρο (нерв) + лат. genesis (рождение, возникновение, происхождение)) — комплексный процесс, который начинается с пролиферации клеток-предшественниц, миграции, дифференцировки новообразованных клеток и кончается образованием нового функционирующего и интегрированного в нейрональную сеть нейрона. Наиболее активный во время пренатального развития, нейрогенез ответственен за наполнение растущего мозга.

Эмбриональный нейрогенез

Смотрите развитие нервной системы позвоночных.

Нейрогенез у взрослых

Нейрогенез в гиппокампе: иммуннохимическая визуализация BrdU (красный) позволяет выявлять пролиферирующие клетки в субгранулярной зоне (sgz) зубчатой извилины (dg). Фрагмент иллюстрации из работы Faiz et al., 2005.^[1]

Нейрогенез у взрослых — это явление, относительно недавно признанное научным сообществом, которое опровергло существовавшую долгое время научную теорию о статичности нервной системы и её неспособности к регенерации. В течение многих лет только небольшое число нейробиологов рассматривало возможность нейрогенеза. Однако, в последние десятилетия, благодаря развитию иммуногистохимических методов и конфокальной микроскопии, сначала было признано наличие нейрогенеза у певчих птиц, а затем были получены неоспоримые доказательства нейрогенеза в субвентрикулярной зоне и субгранулярной зоне (части зубчатой извилины гиппокампа) у млекопитающих и в том числе у людей. Некоторые авторы предполагают, что образование новых нейронов у взрослых также может происходить и в других областях мозга, включая неокортекс приматов, другие ставят под вопрос научность этих исследований, а некоторые считают, что новые клетки могут оказаться глиальными клетками.

Существует гипотеза, что микроокружение в субвентрикулярной зоне и в зубчатой извилине гиппокампа (так называемая нейрогенная ниша) обладает специфическими факторами, которые необходимы для деления клеток предшественников нейронов, а также дифференцировки и интеграции новообразовавшихся нейронов ^[2]. Около 50 % новорождённых клеток погибает по механизмам запрограммированной клеточной гибели, но если молодые нейроны образуют синаптические контакты или получают необходимую трофическую поддержку, то они могут выживать в течение долгого времени.

Функциональное значение

Нейрогенез у взрослых является одним из механизмов пластичности мозга, выражающихся в увеличении количества нейронов и структурной перестройке нейрональных сетей, образовании новых синапсов и изменении синаптической передачи. Добавление новых клеток в обонятельные луковицы и в зубчатую извилину гиппокампа заканчивается функциональной интеграцией клеток с уникальными характеристиками. Например, молодые гранулярные клетки в зубчатой извилине имеют более низкий порог долговременной потенциации, чем более старые клетки. Предполагается, что эта пластичность важна для процессов обучения и памяти ^{[3] [4]}.

Регуляция

Множество исследований было направлено на определение и изучение факторов, которые регулируют пролиферацию, выживаемость, миграцию и дифференцировку нейрональных предшественников. Этими факторами являются гормоны, ростовые факторы, нейротрансмиттеры, цитокины, электрофизиологическая активность, стресс и др ^{[5] [6] [7]}.

Стимулирование эндогенного нейрогенеза для лечения нейродегенеративных заболеваний

Если нейрогенез изначально присутствует во взрослом мозге на базовом уровне, то можно попытаться усилить его и тем самым компенсировать недостаток нейронов, вызванный нейродегенеративными заболеваниями ^[8]. Может показаться научной фантастикой, что новообразованные нейроны могут мигрировать в поврежденную область для того, чтобы дифференцироваться в нейроны необходимого фенотипа. Тем не менее, есть группа работ, в которых у животных с паркинсонизмом было использовано управление эндогенными нейрональными предшественниками для попытки восстановления дофаминергической иннервации стриатума ^[9].

См. также

Ростральный миграционный тракт у грызунов позволяет новым нейронам достигать обонятельной луковицы и встраиваться в неё на всём протяжении жизни.

• Нейросфера
• Ростральный миграционный тракт
• Аксональное наведение
• Даблкортин — маркер незрелых нейронов

Литература

• Обзор 2008 года «Механизмы и функциональное значение взрослого нейрогенеза». Zhao C, Deng W, Gage FH. Mechanisms and functional implications of adult neurogenesis. Cell. 2008;132:645-660 PMID 18295581

Примечания

1. ↑ Faiz M, Acarin L, Castellano B, Gonzalez B (2005). «Proliferation dynamics of germinative zone cells in the intact and excitotoxically lesioned postnatal rat brain». BMC Neurosci 6: 26. DOI:10.1186/1471-2202-6-26. PMID 15826306.
2. ↑ Conover JC (2008). «The neural stem cell niche.». Cell Tissue Res 331 (1): 211-24. PMID 17922142.
3. ↑ Lledo PM (2006). «Adult neurogenesis and functional plasticity in neuronal circuits.». Nat Rev Neurosci 7 (3): 179-93. PMID 16495940.
4. ↑ Deng W (2009). «Adult-born hippocampal dentate granule cells undergoing maturation modulate learning and memory in the brain.». J Neurosci 29 (43): 13532-42. PMID 19864566.
5. ↑ Lucassen PJ (2010). «Regulation of adult neurogenesis by stress, sleep disruption, exercise and inflammation: Implications for depression and antidepressant action.». Eur Neuropsychopharmacol 20 (1): 1-17. PMID 19748235.
6. ↑ Balu DT (2009). «Adult hippocampal neurogenesis: regulation, functional implications, and contribution to disease pathology.». Neurosci Biobehav Rev 33 (3): 232-52. PMID 18786562.
7. ↑ Meerlo P (2008). «New neurons in the adult brain: the role of sleep and consequences of sleep loss.». Sleep Med Rev 13 (3): 187-94. PMID 18848476.
8. ↑ Geraerts M (2007). «Concise review: therapeutic strategies for Parkinson disease based on the modulation of adult neurogenesis.». Stem Cells 25 (2): 263-70. PMID 17082225.
9. ↑ Cooper O (2004). «Intrastriatal transforming growth factor alpha delivery to a model of Parkinson's disease induces proliferation and migration of endogenous adult neural progenitor cells without differentiation into dopaminergic neurons.». Stem Cells 24 (41): 8924-31. PMID 15483111.

Ссылки

• нейрогенез: тематические медиа-файлы на Викискладе