В развивающемся мозге человека есть стволовые клетки, которые делятся намного активнее, чем их эволюционные предшественники у других животных.
Человеческий мозг представляет собой совокупность 16 миллиардов нейронов, которые относятся к сотням разновидностей и которые формируют слои коры, проводящие пути, подкорковые структуры и т. д. Нет нужды ещё раз говорить о том, насколько всё это сложно устроено. До сих пор нейробиологи не вполне понимают, как получается такая сложная структура.
Срез через мозг крысы: стволовые клетки окрашены синим, вспомогательные глиальные клетки астроциты – красным, зрелые нейроны – зелёным.
Известно, что во время эмбрионального развития мозг вырастает из тонкого слоя стволовых нервных клеток зародыша. Эксперименты на мышах показали, что все мозговые нейроны у них происходят от особых клеток, называемых радиальной глией, которая находится в так называемой вентрикулярной зоне эмбриона (соответственно, клетки называются vRG – вентрикулярная радиальная глия). Но мозг человека сильно отличается от мозга мыши, так что следовало бы ожидать, что в его развитии есть свои особенности, отсутствующие у прочих млекопитающих.
Очевидно, увеличившийся объём связан с какими-то эмбриональными «ноу-хау», позволяющими нарабатывать больше клеточного материала для растущего органа. Не так давно было объявлено о гене ARHGAP11B, который заставляет стволовые клетки мозга делиться активнее. Но кто говорит, что для увеличения объёма мозга эволюция придумала только один механизм? Несколько лет назад Арнольд Кригстейн и сотрудники его лаборатории в Калифорнийском университета в Сан-Франциско обнаружили, что у человеческого эмбриона есть ещё один тип нервных стволовых клеток, которые тоже относятся к радиальной глие, но отличаются от тех, первых, и сидят к тому же в другом месте. Эти клетки, названные внешней радиальной глией, или oRG («o» –«outer», то есть «внешний», «наружный»), довольно редки у мышей, но в изобилии есть у приматов.
Дальнейшие эксперименты позволили определить молекулярные отличия двух типов нервных стволовых клеток, а заодно как они соотносятся с разными типами зрелых нейронов. В частности, удалось понять, как oRG удаётся поддерживать стволовые способности, будучи вдалеке от основной «колыбели» стволовых клеток: если прежние клетки радиальной глии могут делиться и становится обычными нейронами, лишь будучи рядом с вентрикулярной зоной, то новые клетки, oRG, работают друг для друга как группа поддержки – на их мембранах есть специальные сигнальные белки, которые помогают им размножаться и генерировать нейроны.
Но главное оказалось в другом. Нервные стволовые клетки «номер один», vRG, дают не слишком много нейронов: от одной vRG для будущего мозга можно получить от 10 до 100 дочерних клеток. В то же время, как пишут исследователи в статье в Cell, нервные стволовые клетки «номер два», oRG, дают намного, намного больше – тысячи потомков, которые могут стать впоследствии не только нейронами, но и вспомогательными глиальными клетками мозга, ухаживающими за нейронами и питающими их. Большинство нейронов человеческого мозга происходят именно из oRG, из стволовых клеток «номер два».
Напрашивается вывод, что человеческий мозг смог увеличиться благодаря новоизобретённой клеточно-стволовой «технологии»: у него появились клетки, которые, во-первых, поддерживали сами себя в стволовом состоянии, и, во-вторых, были намного продуктивнее стволовых клеток предыдущей эволюционной версии. Но это если говорить о фундаментально-эволюционной стороне дела. На практике же полученные результаты пригодятся в изучении самых разных неврологических заболеваний, от микроцефалии до шизофрении, которые довольно трудно исследовать на животных – как раз потому, что развитие и строение их мозга ощутимо отличается от человеческого.
Источник: НАУКА И ЖИЗНЬ
