Миелиновая защита нейрона: всё начинается до рождения

    85d8f0307ccaa37ad92daba3dbf13d9f

    Александра Коростышевская, Андрей Савелов, Ирина Приходько, Яна Исаева, Василий Ярных «Наука из первых рук» № 3(88), 2020

    Миелиновая защита нейрона: всё начинается до рождения

    С детства мы слышим, что нервные клетки не восстанавливаются. И хотя вопрос о возможности образования новых нейронов во взрослом мозге до сих пор открыт, уже есть данные, что процесс нейрогенеза у человека продолжается до глубокой старости. Любые нарушения в развитии нервных клеток могут приводить к серьезным, иногда необратимым патологиям. Одним из таких нарушений являются дефекты в защитной изоляционной оболочке (миелине) отростков нервных клеток, которые могут формироваться у человека еще до его рождения. Их практически невозможно диагностировать с помощью традиционных методов визуализации.

    Об авторах

    Александра Михайловна Коростышевская

    — доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории МРТ-технологий, заведующая диагностическим отделением института «Международный томографический центр» Сибирского отделения РАН. Автор и соавтор более 70 научных работ.

    Андрей Александрович Савелов

    — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории МРТ-технологий института «Международный томографический центр» Сибирского отделения РАН. Автор и соавтор более 90 научных работ.

    Ирина Юрьевна Приходько

    — инженер-программист лаборатории МРТ-технологий института «Международный томографический центр» Сибирского отделения РАН. Автор и соавтор 3 научных работ.

    Яна Олеговна Исаева

    — студентка Института медицины и психологии им. В. Зельмана Новосибирского государственного университета.

    Василий Леонидович Ярных

    — кандидат химических наук, заведующий лабораторией отделения радиологии, профессор университета Вашингтона (Сиэтл, США) и Томского государственного университета. Автор и соавтор более 70 научных работ, в том числе 5 патентов.

    В мозге человека в среднем содержится около 100 млрд нейронов, которые принимают, хранят, обрабатывают и передают информацию с помощью электрических и химических сигналов. Взаимодействие между нейроном и другими нервными клетками и органами происходит с помощью коротких (дендриты

    ) и длинного (
    аксон
    ) отростков.

    Каждый аксон, подобно проводу, покрыт изоляционным материалом — миелиновой оболочкой

    , которая обеспечивает более высокую скорость прохождения нервных импульсов и защищает нервные волокна от повреждений. Кроме того, эта оболочка несет опорную функцию, а также, по последним данным, служит для аксона, нуждающегося в большом количестве энергии, своего рода «заправочной станцией».

    Миелиновая защита нейрона: всё начинается до рождения

    Аксон — главный «кабель» нейрона, покрытый миелиновой оболочкой. Он отдаленно напоминает линию электропередач с цепочкой изоляторов. Цель оболочки, которую формируют специальные обслуживающие клетки (олигодендроциты либо клетки Шванна), — обеспечить передачу электрических импульсов без потерь и с максимальной скоростью. © Servier Medical Art. Слева

    — аксоны седалищных нервов мыши (
    красные
    ), обернутые клетками Шванна (
    зеленые
    , ядра —
    синие
    ). Фото A. Alvarez-Prats и T. Balla. © Eunice Kennedy Shriver /
    National Institute of Child Health and Human Development
    / NIH

    Все повреждения миелиновой оболочки или дефекты, возникшие в период ее формирования, приводят к серьезным, иногда неизлечимым заболеваниям. Среди них наиболее известен рассеянный склероз

    — хроническое аутоиммунное заболевание, поражающее преимущественно молодых людей.

    Разрушается миелин и при инсультах

    , которые встречаются не только у взрослых (в первую очередь, как принято считать, у пожилых людей), но и у детей, включая нерожденных. Внутриутробный инсульт чаще всего случается после 28-й недели беременности, у детей — через месяц после рождения. Инсульт у плода приводит к развитию пороков головного мозга, а у детей может вызвать
    детский церебральный паралич
    в раннем возрасте.

    При этом о «качестве» миелинизации головного мозга конкретного человека мы сегодня судим лишь по косвенным клиническим симптомам или данным магнитно-резонансной томографии

    (МРТ), с помощью которой обычно удается обнаруживать дефекты миелина уже на поздней, часто необратимой стадии.

    Миелиновая защита нейрона: всё начинается до рождения

    В головном мозге миелиновую оболочку создают олигодендроциты, в периферической нервной системе — клетки Шванна. Каждый олигодендроцит образует несколько «ножек», которые неоднократно «оборачиваются» вокруг части какого-нибудь аксона (внизу

    ). В результате один олигодендроцит оказывается связан с несколькими нейронами. © Servier Medical Art.
    Вверху
    — олигодедроциты в культуре (
    красные
    , ядра —
    сиреневые
    ). © jakeyoung64

    Не все знают, что миелин — это множество слоев клеточной мембраны, много раз «намотанных» на аксон. Формируется миелин плоскими выростами «служебных» глиальных клеток, цитоплазма в которых практически отсутствует. Миелиновая оболочка не непрерывна, а дискретна, с промежутками (перехватами Ранвье). Поэтому аксон обладает более быстрой скачкообразной проводимостью: скорость прохождения сигнала по волокнам с миелином и без него может отличаться в сотни раз. Что касается молекулярного состава «изолятора», то он, как и все клеточные мембраны, состоит преимущественно из липидов и белков.

    Дефекты нервной «изоляции»

    Развитие мозга плода — сложный процесс, при котором происходят быстрые перестройки морфологии и микроструктуры нервной ткани. В некоторых зонах мозга процесс формирования миелина начинается уже с 18–20-й недели беременности, а продолжается приблизительно до десятилетнего возраста.

    Именно нарушения миелинизации часто лежат в основе задержек физического и умственного развития ребенка, а также служат причиной формирования ряда неврологических и психиатрических патологий. Помимо заболеваний, таких как инсульт, задержки развития головного мозга плода с нарушением миелинизации иногда наблюдаются и при многоплодной беременности. При этом десинхронизацию в развитии мозга близнецов оценить «на глаз» довольно сложно.

    Читайте так же  Поле зрения человека в градусах норма исследование

    Но как выявить дефекты миелина в период внутриутробного развития? В настоящее время акушеры-гинекологи пользуются только биометрическими показателями (например, размером мозга), однако они обладают высокой изменчивостью и не дают полной картины. В педиатрии даже при наличии явных функциональных отклонений в мозговой деятельности ребенка традиционные изображения МРТ или нейросонографии

    (ультразвукового исследования головного мозга новорожденных) часто не показывают структурные отклонения.

    Поэтому поиск точных количественных критериев оценки формирования миелина во время беременности является актуальной задачей, которую к тому же нужно решить с помощью неинзвазивных диагностических методов, уже апробированных в акушерстве. Специалисты из новосибирского Международного томографического центра СО РАН предложили использовать для этих целей новый метод количественной нейровизуализации, уже адаптированный для дородовых (пренатальных

    ) исследований.

    Предложен принципиально новый путь лечения рассеянного склероза

    Рассеянный склероз

    — аутоиммунное заболевание, при котором нервные волокна теряют изолирующую
    миелиновую оболочку
    , а вместе с ней и способность эффективно передавать сигналы. Пациенты жалуются на усталость, у них слабеют конечности, зрение и память, речь становится нечленораздельной, развивается депрессия. Сейчас рассеянный склероз лечат иммунодепрессантами, преимущественно бета-интерфероном и финголимодом, но эти средства не очень эффективны и имеют нежелательные побочные эффекты.

    Американские исследователи под руководством Люка Лейрсона

    , профессора
    Исследовательского института Скриппса
    , предложили использовать другой подход, клеточно-регенеративный. В статье,
    опубликованной в журнале Nature
    , они описали действие препарата, который стимулирует дифференцировку клеток-предшественников тех клеток, которые должны обеспечивать восстановление разрушенных миелиновых оболочек.

    Миелиновая защита нейрона: всё начинается до рождения

    Афроамериканкам достался рассеянный склероз

    Жителей Южной Калифорнии ученые ранжировали по заболеваемости рассеянным склерозом. К их удивлению, оказалось…

    08 мая 17:09

    Рассеянным склерозом страдает более 2,5 млн жителей планеты, преимущественно женщины. Причины его возникновения неизвестны, но развитие заболевания провоцируют некоторые инфекции и отсутствие витамина D.

    При рассеянном склерозе клетки иммунной системы, известные как Т-лимфоциты

    , проникают в головной мозг и верхний отдел спинного мозга, вызывая воспаление и в конечном итоге потерю миелиновой оболочки.

    Миелин вырабатывают специальные клетки, называемые олигодендроцитами

    (слово длинное, но придется его запомнить). Они должны восстанавливать поврежденные оболочки, но сделать это не могут, потому что при рассеянном склерозе их количество резко сокращается: по не выясненным пока причинам клетки-предшественники перестают превращаться в олигодендроциты.

    Миелиновая защита нейрона: всё начинается до рождения

    Хорошее лекарство надо сначала вычислить

    Чтобы эффективнее создавать лекарства , фармкомпании делают ставку на математическое моделирование. Об этом…

    24 апреля 11:04

    Исследователи попробовали найти вещество, которое стимулировало бы дифференцировку клеток-предшественников. Для этого они проверили действие примерно 100 тыс. молекул на культуру клеток-предшественников нейронов оптического нерва крысы. Среди нескольких отобранных веществ с неисследованными свойствами оказался знакомый препарат бензтропин — лекарство, назначаемое при болезни Паркинсона. Поскольку многие свойства бензтропина были уже известны, ученые продолжили работу с ним.

    Дальнейшие исследования проводили на мышах. В их рацион добавляли небольшое количество препарата купризон, вызывающего демиелинизацию, и получали мышиную модель рассеянного склероза.

    Оказалось, что бензтропин не влияет на реакцию воспаления, но помогает мышам восстановить популяцию зрелых олигодендроцитов, которые, в свою очередь, воссоздают миелиновую оболочку поврежденных нервов, несмотря на продолжающиеся атаки Т-клеток.

    Причем, вероятно, восстановление миелина происходит с той же скоростью, что и его разрушение. Бензтропин известен множественным действием на нейроны мозга, но дифференцировку предшественников олигодендроцитов он вызывает, связываясь с некоторыми мускариновыми (ацетилхолиновыми) рецепторами. Более подробно механизм его действия еще предстоит изучить.

    Таможня даёт добро на склероз

    Учёные нашли сигналы, которыми клетки, призванные защищать мозг, в случае рассеянного склероза сами…

    23 марта 16:32

    У бензтропина обнаружилось еще одно крайне ценное свойство: он замечательно дополняет традиционное лечение рассеянного склероза. Его прием позволяет почти на 90% снизить дозы иммуносупрессоров без потери эффективности. Поскольку эти препараты обладают нежелательными побочными действиями, возможность сократить дозировку очень важна. Таким образом,

    лекарство снимает симптомы рассеянного склероза, усиливая действие иммуносупрессоров и одновременно активизируя восстановление миелина.

    Исследователи планируют больше узнать о механизмах этого процесса и, возможно, модифицировать структуру бензтропина, чтобы усилить его эффект. Они также будут изучать действие других молекул, стимулирующих дифференцировку клеток-предшественников олигодендроцитов. Не исключено, что они будут действовать эффективнее бензтропина.

    Бензтропин — препарат, назначаемый при болезни Паркинсона, он продается в аптеках под другим названием, но в России не зарегистрирован. Его исследование в качестве лекарства от рассеянного склероза только начинается, предстоят долгие доклинические и клинические испытания. Ученые предупреждают, что бензтропин тоже обладает нежелательными дозозависимыми побочными эффектами, неврологическими и психиатрическими, и может повредить пациентам с рассеянным склерозом, если они, прочитав эту заметку, займутся самолечением.

    На обычном томографе

    Любая патология головного мозга плода, которую подозревают врачи во время ультразвукового обследования беременной, обычно является показанием к проведению МРТ; подобные исследования проводятся в МТЦ СО РАН уже более десяти лет. Результаты МРТ могут подтвердить, уточнить, опровергнуть либо вообще изменить предварительный диагноз и, соответственно, тактику ведения беременности.

    Читайте так же  Диагностика глаукомы: эластотонометрия, электронная тонография, периметрия, гониоскопия

    Дело в том, что количество миелина и размеры отдельных структур головного мозга у эмбриона настолько малы, что любые измерения очень сложны и трудоемки. К тому же плод постоянно шевелится, что очень затрудняет получение качественных изображений и достоверных количественных данных. Поэтому нужна технология, позволяющая получать изображения быстро и с высокой разрешающей способностью даже на маленьких объектах.

    Именно таким оказался метод быстрого картирования макромолекулярной протонной фракции

    (МПФ) — биофизического параметра, который описывает долю протонов в макромолекулах тканей, вовлеченных в формирование МРТ-сигнала, тогда как обычно источником сигнала являются протоны, содержащиеся в воде (Yarnykh, 2012; Yarnykh et al., 2015).

    Миелиновая защита нейрона: всё начинается до рождения

    Метод макромолекулярной протонной фракции (МПФ) основан на эффекте переноса намагниченности, когда протоны свободной воды «обмениваются» намагниченностью с протонами малоподвижных макромолекул, таких как белки. Скорость этого процесса влияет на величину детектируемого сигнала МРТ и зависит от площади взаимодействия макромолекулярной фракции и воды

    В основе метода лежит специализированная процедура математической обработки МРТ-изображений, которая позволяет вычленить компоненты сигнала, связанные с МПФ клеточных мембран. А в головном мозге человека и животных основная их часть содержится именно в миелине. Реконструируются карты МПФ на основе исходных данных, которые могут быть получены практически на любом клиническом томографе.

    Для реконструкции карт МПФ используются четыре исходных изображения, полученные различными традиционными методами МРТ. Правильность такого подхода подтвердили результаты его апробации на лабораторных животных в Томском государственном университете: у мышей, которым вводили раствор, вызывающий разрушение миелина, результаты МПФ-картирования совпали с данными гистологического исследования тканей (Khodanovich et al., 2017).

    Миелин можно восстановить?

    Аутоиммунные заболевания – группа болезней, основным отличием которых является атака иммунной системы собственных клеток и тканей. В случае, когда мишенью для иммунных клеток является периферическая нервная ткань, происходит необратимое повреждение миелина – изоляционного слоя, окружающего нервное волокно, питающего его и обеспечивающее быструю передачу нервного импульса. Пациенты жалуются на стойкую боль в конечностях. К сожалению, эффективных способов лечения данной патологии нет.

    Исследователи из Медицинского центра Детской больницы Цинциннати (США) описывают экспериментальную молекулярную терапию, которая восстанавливает миелиновый слой периферических нервов у мышей и улучшает функции конечностей.

    Ученые произвели эпигенетический скрининг соединений, подавляющих ферменты, задействованные в хромосомных изменениях. Их целью было повлиять на регуляцию активности генов в клетках. Было выявлено подходящее соединение – это препарат, ранее одобренный для лечения некоторых видов рака. Он был протестирован на мышиных моделях с повреждением седалищного нерва.

    Точкой приложения испытываемого соединения был фермент гистондеацетилаза 3 (HDAC3). Этот фермент встречается в организме мышей и людей. Ранее было доказано, что он блокирует ремиелинизацию периферических нервов: после повреждения изоляционного миелинового слоя HDAC3 приводит к эпигенетическим (не связанным с изменением последовательности ДНК) изменениям в хромосомах и ограничивает синтез белка миелина. В результате дефект миелинового слоя закрывается слишком тонким слоем миелина либо не закрывается вовсе. Процесс передачи импульса по такому нерву замедляется или прекращается.

    Разрастание шванновских клеток (зеленого цвета), синтезирующих миелин (красного цвета) на фоне блокирования фермента HDAC3. Источник: статья в Nature Medicine.

    Торможение HDAC3 привело к ускорению синтеза миелина шванновскими клетками. Это способствовало восстановлению двигательной функции поврежденной конечности мышей.

    Авторы отмечают, что длительность лечения имеет критическое значение. В эксперименте мышам вводили препарат в течение определенного промежутка времени: длительное торможение фермента HDAC3 привело к чрезмерному разрастанию миелиновой оболочки, что также приводит к нарушению передачи импульса по нерву.

    Чтобы перейти от теории к практике и внедрить метод ремиелинизации в клиническую медицину, предстоит выполнить большой объем работы: нужно провести новые исследования для изучения его в условиях, максимально приближенных к человеческому организму. В планах исследователей также оценить эффективность методики при демиелинизирующих заболеваниях центральной нервной системы, в частности, рассеянном склерозе.

    Статья Xuelian He et al. A histone deacetylase 3–dependent pathway delimits peripheral myelin growth and functional regeneration опубликована в журнале Nature Medicine.

    Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» по материалам Cincinnati Children’s: Experimental Therapy Restores Nerve Insulation Damaged by Disease.

    Как восстановить / регенерировать миелиновую оболочку

    Миелиновая оболочка помогает нервам передавать сигналы. Если она повреждена, возникают проблемы с памятью, нередко у человека появляются специфические движения и функциональные нарушения. Определенные аутоиммунные болезни и внешние химические факторы, вроде пестицидов в еде, способны повредить миелиновую оболочку. Но существует ряд способов, в том числе витамины и пища, которые помогут регенерировать данное покрытие нервов: вам потребуются особые минералы и жиры, предпочтительно полученные посредством грамотной питательной диеты. Тем более это требуется, если вы страдаете от болезни, вроде рассеянного склероза: обычно организм в состоянии восстановить поврежденную миелиновую оболочку при некоторой помощи с вашей стороны, но если проявился склероз, лечение может стать очень трудным. Итак, здесь перечислены средства, которые помогут поддержать восстановление и регенерацию миелиновой оболочки, а также предотвратить склероз.

    Читайте так же  Особенности использования глазных капель «Тобрекс» для детей

    Вам потребуются: – фолиевая кислота; – витамин B12; – кислоты жирные незаменимые; – витамин С; – витамин D; – зеленый чай; – мартиния; – белая ива; – босвелия; – оливковое масло; – рыба; – орехи; – какао; – авокадо; – цельнозерновые; – бобовые; – шпинат.

    1. Обеспечьте себе добавки к пище в виде фолиевой кислоты и витамина B12. Телу требуются два этих вещества, чтобы защищать нервную систему и грамотно «чинить» миелиновые оболочки. В исследовании, опубликованном в российском медицинском журнале «Врачебное дело» в 1990-х, ученые обнаружили, что пациенты, страдающие от рассеянного склероза, которых лечили фолиевой кислотой, показали значительное улучшение по симптоматике и в отношении восстановления миелина. И фолиевая кислота, и В12 способны и помочь предотвратить разрушение, и регенерировать повреждение миелина.

    Миелиновая защита нейрона: всё начинается до рождения

    2. Снизьте уровень воспаления в организме, чтобы защитить миелиновые оболочки от повреждения. Анти-воспалительная терапия на текущий момент – оплот лечения рассеянного склероза и в дополнение к принятию предписанных медикаментов, пациенты так же могут опробовать пищевые и травяные анти-воспалительные средства. Среди натуральных средств отмечены кислоты жирные незаменимые, витамин С, витамин D, зеленый чай, мартиния, белая ива и босвелия.

    Миелиновая защита нейрона: всё начинается до рождения

    3. Потребляйте кислоты жирные незаменимые ежедневно. Миелиновая оболочка в основном состоит из кислоты жирной незаменимой: олеиновой кислоты, омега-6, найденной в рыбе, оливках, курице, орехах и семенах. Плюс, кушайте глубоководную рыбу – это обеспечит вам хорошее количество кислот омега-3: для улучшения настроения, обучения, памяти и здоровья мозга в целом. Жирные кислоты омега-3 снижают воспаление в теле и помогают защитить миелиновые оболочки. Жирные кислоты так же можно найти в льняном семени, рыбьем жире, лососе, авокадо, грецких орехах и фасоли.

    Миелиновая защита нейрона: всё начинается до рождения

    4. Поддерживайте иммунную систему. Воспаление, которое вызывает повреждение миелиновых оболочек, вызвано иммунными клетками и аутоиммунными заболеваниями организма. Питательные вещества, которые помогут иммунитету, включают: витамин С, цинк, витамин А, витамин Д и комплекс витаминов В. В исследовании 2006 г., опубликованном в «Журнале Американской медицинской ассоциации» (The Journal of the American Medical Association), витамин D был назван как средство, значительно помогающее снизить риск демиелинизации и проявления рассеянного склероза.

    5. Кушайте пищу с высоким содержанием холина (витамин D) и инозита (инозитола; B8). Данные аминокислоты критичны в отношении восстановления миелиновых оболочек. Холин вы найдете в яйцах, говядине, бобах и некоторых орехах. Он помогает предотвратить отложение жиров. Инозит поддерживает здоровье нервной системы, оказывая помощь в создании серотонина. Орехи, овощи и бананы содержат инозитол. Две аминокислоты объединяются, чтобы произвести лецитин, который уменьшает содержание «плохих» жиров в кровотоке. Ну а холестерин и подобные жиры известны своим свойством препятствовать восстановлению миелиновых оболочек.

    6. Кушайте продукты, богатые витаминами группы В. Витамин В-1, так же называемый тиамин, и В-12 – физические компоненты миелиновой оболочки. В-1 ищем в рисе, шпинате, свинине. Витамин В-5 можно найти в йогурте и тунце. Цельное зерно и молочные продукты богаты всеми витаминами из В-группы, и их так же можно найти в цельнозерновом хлебе. Данные питательные вещества усиливают метаболизм, сжигающий жиры в организме, а так же они переносят кислород.

    Миелиновая защита нейрона: всё начинается до рождения

    7. Вам необходима и пища, содержащая медь. Липиды могут быть созданы только с использованием зависящих от меди энзимов. Без этой помощи другие питательные вещества не смогут сделать свою работу. Медь найдена в чечевице, миндале, семенах тыквы, кунжуте и полусладком шоколаде. Печень и морепродукты так же могут содержать медь в более низких дозах. Сухие травы, вроде орегано и тимьяна – это простой способ добавить данный минерал в свою диету.

    Дополнения и предупреждения:

    – Молоко, яйца и антациды способны вмешаться в усвоение меди;

    – В кулинарных рецептах поменяйте оливковое жидкое масло на твердое (такое тоже бывает!);

    – Если выпить слишком много витаминов группы В, они просто выйдут из организма, не причиняя ему вреда;

    – Передозировка медью может вызвать серьезные проблемы ума и тела. Так что естественное потребление данного минерала – оптимальный вариант;

    – Даже натуральные методики, вроде подбора пищи и прочего, должны курироваться медицинским представителем.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *