Клиническая психофизиология. Клеточно-молекулярный уровень организации центральной нервной системы и роль его нарушений в формировании психических рас

Сейчас выдвигают предположения о том, что нейральные стволо­вые клетки, по всей видимости, есть и вне двух наиболее активных нейрогенных зон. На роль нейральных стволовых клеток вне двух ос­новных зон нейрогенеза претендуют, прежде всего, эпендимальные клетки головного и спинного мозга.

Миграция нейронов и формирование нервных сетей. На ранних этапах развития мозга идет интенсивный нейрогенез (начинается с 7­й недели внутриутробного развития и достигает пика на 3–4-м меся­цах), затем происходит миграция образовавшихся нервных клеток. Точность формирования нервных сетей обеспечивается целенаправ­ленным ростом каждого нейрона к своей клетке-мишени и созданием синапсов в определенном месте нервной системы, при этом аксон мо­жет вырасти до полуметра. На поверхности клеток-мишеней нахо­дятся химические метки (хемотаксические ориентиры), которые рас­познаются аксонами. Значительную роль играют топографические взаимоотношения нейронов и временные последовательности созре­вания их функциональных связей.

Миграция нейронов наиболее интенсивно идет на 3–5-м месяцах внутриутробного развития. В переднем конце нервной трубки в кору головного мозга молодые нейроны мигрируют от центра к краям. У них еще нет отростков, однако имеется конус роста – будущий ак­сон – который постоянно движется, «ощупывая пространство», вы­пуская и втягивая выросты цитоплазмы и определяя направление ми­грации. Конус роста аксона несет на себе аппарат узнавания хемо­токсических ориентиров, которые располагаются находящихся в стенках желудочков мозга, – это гликопротеидные факторы. Мигри­руя по стволу радиальной глии, молодые нейроны последовательно мигрируют к будущей коре больших полушарий, в конце пути соби­раясь в нейронные модули/колонки. В колонке те нейроны, которые пришли позже, занимают место над теми, которые добрались до нее ранее. Одновременно с активностью конуса роста нейрона глиальная клетка формирует на своей поверхности рецепторное поле для обра­зования точечного контакта при этой встрече. При образовании то­чечного контакта щупальца конуса роста с клеткой-мишенью в этом месте формируется терминальное утолщение, участвующее в обра­зовании полноценного синапса. Время роста аксона соответствует времени созревания рецепторного поля – это генетически детерми­нированный процесс.

Для других отделов нервной трубки, из которых формируются структуры ствола головного и спинного мозга, характерны миграция, размещение и концентрация нейронов не в колонках, а в пластах, рас­полагающихся в краниальных и спинальных ганглиях. Хотя разме-

Дендритный спраунинг – это арборизация (ветвление) дендритов нейронов и образование дендритного дерева. Первые дендритные от­ростки появляются вскоре после завершения миграции и размещения нейронов в коре и подкорковых структурах мозга. Затем рост денд­ритов прерывается на период рождения ребенка и восстанавливается в раннем постнатальном периоде. В это время расширение дендрит­ной сети идет в основном за счет процесса ветвления и все более тесно связано с процессами обучения и адаптации к среде.

Очень многие клетки организма подвергаются апоптозу – так, по некоторым оценкам, за сутки в организме человека путем апоптоза погибает порядка 50–70 миллиардов клеток разных тканей. Нейроны, которые по своей природе являются долгоживущими, подвержены апоптозу даже менее, чем другие соматические клетки. Есть данные,

В настоящее время описываются три фазы апоптоза: инициация (индукция), эффекторная фаза и фаза деградации. В качестве иници­ирующих апоптоз факторов могут выступать ряд веществ (например, избыток глутамата или свободных радикалов) или недостаток каких­либо соединений (например, недостаток ростовых факторов или глюкозы). Внутренние повреждения нейрона или его неактивность могут также запускать механизмы апоптоза. Первичная реакция со стороны нервной клетки на апоптотическое воздействие, по-види­мому, реализуется генами раннего немедленного ответа. Активация этих генов рассматривается как один из основных сохранившихся в эволюции компонентов нейронального ответа на повреждение. За ре­ализацию эффекторной фазы апоптоза в нейроне, как и в любой дру­гой клетке, отвечают ферменты каспазы. В нормально функциониру­ющей клетке каспазы находятся в неактивном состоянии в виде про­энзимов. Внешние или внутренние индукторы запускают реакции са­моактивации – аутокатализа каспаз, которые начинают расщеплять как ядерные, так и цитоплазматические белки. Каспазы активно функционируют и в фазе деградации, выступая в качестве основного повреждающего нейрон фактора. Регуляция апоптоза на протяжении эффекторной стадии осуществляется преимущественно белками се­мейства Вс1-2, включающими как белки, активирующие апоптоз, так и белки, тормозящие его. Сниженный или повышенный синтез этих белков, связанный с генетическими особенностями или с каскадом химических процессов при различных патологиях, ведет к увеличе­нию или снижению выживаемости нейронов. Распавшийся на фраг­менты, которые окружены неповрежденной клеточной мембраной, нейрон уничтожают микроглия и астроциты. Клетки микроглии (мозговые аналоги фагоцитов) утилизируют тело нейрона и ближай­шие к нему отростки, а астроциты – отдаленные ветви дендритного дерева (схожим образом они действуют, впрочем, и при некрозе).

В некоторых случаях клетки прерывают процесс апоптоза, сменяя его так называемым анастазом (от греч. «возвращение к жизни, вос­крешение»). В этом случае запускаются механизмы восстановления уже поврежденных структур, однако в ряде случаев они дают сбои.

Гиппокамп, в котором активно идет нейрогенез, сильно страдает при заболеваниях, связанным с ожирением, диабетом, гипертензией, ишемическими расстройствами, травмой головного мозга, а также депрессивными и биполярными расстройствами. Зачастую при этих патологиях заметно ухудшаются когнитивные процессы на фоне уменьшения объема гиппокампа. Повышенная гибель нервных кле­ток наблюдается и при патологическом старении, на моменте форми­рования когнитивных нарушений и деменций.

При нейродегенеративных заболеваниях первичное поражение нейронов ведет к усилению апоптоза. Однако микроглия не успевает утилизировать все отмирающие нейроны, и те начинают накапли­ваться, запускать воспаление и гибель новых нейронов. При сниже­нии активности микроглии (например, отсутствии необходимого для поиска вошедших в апоптоз нейронов рецептора на поверхности клетки микроглии) нейродегенеративные заболевания развиваются медленнее – возможно, потому что деградирующие нейроны оста­ются на своем месте дольше и продолжают частично выполнять свою работу. Важно также отметить, что апоптоз – это активный, энерго­затратный процесс, для него требуется достаточное количество мо­лекул АТФ. При нарушении кровообращения, например при инсуль­тах, процессы апоптоза в очагах поражения тормозятся из-за не­хватки питания, приводя к усилению некроза и воспаления. Описана положительная роль компенсации энергодефицита, приводящая к усилению избирательности процесса устранения пораженных ком­понентов – например, разрушению нефункциональных связей с воз­можностью формирования новых вместо гибели всего нейрона.

При нейродегенеративных заболеваниях тренировкой сенсорных и двигательных процессов прекратить процесс гибели нейронов ока­зывается, к огромному сожалению, невозможно. Однако наличие адекватной стимуляции также позволяет сделать его более медлен­ным, сохранять функции дольше по сравнению с ситуацией, когда больной отказывается от самостоятельного выполнения движений, оказывается в обедненной среде.