Аксолотль способен регенерировать собственный мозг. Можно ли научить этому тело человека?
Аксолотль — водная саламандра, известная способностью восстанавливать спинной мозг, сердце и конечности. Эти земноводные легко воссоздают новые нейроны на протяжении всей жизни. В 1964 году исследователи заметили, что взрослые аксолотли могут регенерировать части мозга, даже если полностью удалить большое количество его областей. Разбираемся, как у них это получается и как новые данные о мозге амфибий помогут человечеству будущего.
Как восстанавливается загадочный мозг аксолотлей?
Разные типы клеток имеют разные функции, и каждая из них экспрессирует разные гены. Один из способов понять эти процессы — использовать секвенирование одноклеточной РНК (scRNA-seq). Метод играет важную роль в понимании типов клеток в мозге животных. Ученые использовали scRNA-seq у рыб, рептилий, мышей и даже людей. Но важная часть головоломки эволюции мозга отсутствует. И виной тому — загадочные процессы в теле амфибий.
Конечный мозг людей — самый большой отдел мозга и содержит область, называемую неокортексом. Она играет ключевую роль в поведении и познании животных.
Все типы клеток, которые ученые удалили из мозга аксолотля в новом эксперименте, полностью восстановились. Оказалось, что его регенерация происходит в три основных этапа. Первая фаза начинается с быстрого увеличения количества клеток-предшественников, и небольшая их часть активирует ранозаживляющий процесс. На второй фазе клетки-предшественники начинают превращаться в нейробласты. Наконец, на третьей фазе нейробласты превращаются в те же типы нейронов, которые изначально были утрачены.
Удивительно, но разорванные нейронные связи между удаленной областью и другими частями мозга тоже восстановились. Это указывает на то, что регенерированная область также восстанавливает первоначальную функцию.
Как изучение мозга земноводных поможет людям?
Решение головоломки, затрагивающей земноводных, позволяет исследователям сделать вывод о том, как мозг и типы его клеток менялись с течением времени, а также о механизмах регенерации.
Когда ученые сравнили данные по аксолотлям с данными других видов, они обнаружили, что клетки конечного мозга имеют сильное сходство с гиппокампом млекопитающих и обонятельной корой. Исследователи даже обнаружили некоторое сходство в одном типе клеток аксолотля с неокортексом.
Результаты наблюдений указывают на то, что эти области могут быть эволюционно законсервированы и что неокортекс млекопитающих может иметь тип клеток-предшественников в конечном мозге амфибий.
Однако ученые до сих пор не знают, какие внешние сигналы инициируют процесс регенерации, при котором клетки становятся нейронами. Более того, мы не знаем, доступны ли эти процессы животным, эволюционировавшим позже, например, мышам или людям.
Мозг мышей и людей в значительной степени утратил способность восстанавливать или регенерировать себя. Медицинские вмешательства при тяжелой травме головного мозга сосредоточены на лекарственной терапии и терапии стволовыми клетками для ускорения восстановления. Изучение генов и типов клеток, которые позволяют аксолотлям достигать почти идеальной регенерации, может стать ключом к улучшению лечения тяжелых травм и раскрытию потенциала регенерации у людей.
━━━━━
Анастасия Дегтярева
