Влияние экспериментальной патологии мозга на стволовые клетки центральной нервной системы

Стресс. Различные типы стресса оказывали отрицательное влияние на нейро­генез в гиппокампе. В потомстве крыс, подвергшихся стрессорным воздей­ствиям иммобилизацией с 15-20-го дня беременности до родов, обнаружено снижение пролиферативной активности и уменьшение количества нейронов в зубча­той фасции гиппокампа, что влекло за собой более низкую обучаемость 3-4-ме­сячных крыс.

Подобные результаты нарушения нейрогенеза были выявле­ны при стрессе у новорожденных крыс, подвергшихся однократному воздействию запаха чужого самца. У крысят сразу же повышался уровень кортикостероидов в крови, а через 24 часа уменьшилось количество новообразованных клеток в зубчатой фасции гиппокампа. Социальный стресс вызывал нарушения деления нервных клеток в зубчатой извилине гиппокампа у взрослых обезьян. Это подтверждает пролиферативную чувствительность стволовых клеток в зрелом мозге приматов и подчеркивает высокую чувствительность этого процесса.

Одним из факторов патологии гиппокампа при стрессе является повышение продукции глюкокортикоидов, которые угнетают пролиферативную активность стволовых клеток-предшественников в субгранулярной зоне зубчатой фасции гиппокампа. Подтвержде­нием этому служат результаты исследований, свидетельствующие о стимуляции нейрогенеза в данной структуре мозга после адреналэктомии.

Эпилепсия. При использовании модели пилокарпиновой эпилепсии у взрос­лых крыс показано, что судорожная активность вызывает интенсивную и длитель­ную пролиферацию клеток-предшественников субгранулярной зоны зубчатой фасции гиппокампа. Для исключения возможной митотической активности пилокарпина была приме­нена электростимуляция перфорантного пути — основной афферентной системы, связывающей энторинальную кору и гиппокамп.

Развивающиеся фокальные су­дороги не вызывали значительной гибели нейронов, но сопровождались выражен­ной активацией деления клеток в субгранулярной зоне и зоне клеток-зерен зуб­чатой фасции. При гистологических исследованиях установлена эктопическая ло­кализация новообразованных нейронов, которые имели все признаки клеток-зе­рен зубчатой фасции. Эти клетки формировали атипичные синаптические связи.

Подобные патологические изменения в зубчатой фасции гиппокампа выявле­ны у больных с височной эпилепсией. Предполагается, что длительная судорож­ная активность, стимулирующая нейрогенез в гиппокампе и приводящая к его структурным и функциональным перестройкам, может быть фактором прогрес­сирующего развития эпилепсии. Возможно, генерация новых нейронов в зрелом мозге имеет негативные последствия, так как они формируют аберрантные синап­тические связи.

При индукции судорожной активности у крыс электростимуляцией вентраль­ного гиппокампа нейроны субгранулярной зоны и полиморфного слоя зубчатой фасции гиппокампа гибнут по механизму апоптоза. Одновременно активируется пролиферация клеток-предшественников нервных и глиальных клеток зубчатой фасции. Исполь­зование этой модели электрошоковой терапии у крыс позволило установить, что одиночные или повторные судороги стимулируют пролиферацию и ведут к фор­мированию в зубчатой фасции гиппокампа новых нейронов, которые сохраняют­ся до 3 месяцев.

Предполагается, что положительный клинический эффект шоковой терапии может быть связан с генерацией новых нейронов гиппокампа. Обоснованное в эксперименте угнетающее влияние возбуждающего нейромедиатора глутамата на нейрогенез противоречит данным о стимуляции размножения предшественников и образовании новых нейронов при судорожной активности в гиппокампе в экспериментальных новокаиновой и пилокарпиновой моделях эпи­лепсии. Такая противоречивость может быть объяснена значительной гибелью ней­ронов в гиппокампе, в том числе и в зубчатой извилине в этих моделях эпилепсии.

Влияние судорожной активности на нейрогенез косвенно подтверждают ре­зультаты наблюдений на традиционной модели эпилепсии, вызванной многократ­ным субпороговым раздражением определенной области мозга (киндлинг) и ха­рактеризующейся менее выраженной гибелью нейронов, чем в «нейротоксических» моделях. При этом нейрогенез интенсифицируется только в поздней фазе киндлинга, когда в гиппокампе отмечается повреждение и гибель нейронов.

Судорожная активность при эпилепсии не только стимулирует нейрогенез, но и вызывает аномальную локализацию новых зернистых нейронов, многие из ко­торых находятся не только в зубчатой извилине, но и в хилусе. Эти новые нейро­ны имеют большое значение в развитии спраутинга моховидных волокон — их ак­соны образуют практически отсутствующие в норме обратные коллатерали, фор­мирующие синапсы с соседними клетками-зернами.

Гипоксия / ишемия. Спустя 1-2 недели после 10-минутной глобальной ишемии мозга у монгольских песчанок происходило 12-кратное увеличение клеточной про­лиферации в зубчатой фасции гиппокампа. Новообразованные нейроны выявля­лись через 26 дней после ишемии только в зубчатой фасции гиппокампа и суще­ствовали не менее 7 месяцев.

На модели обратимого циркулярного фетоиидуцированного тромбоза вызывали фокальную ишемию коры головного мозга взрос­лых крыс. Новообразованные клетки обнаружены через 7 дней во II-IV слоях но­вой коры. Основная масса клеток имела метку BrdU, то есть были клетками глии, макрофагами и эндотелиоцитами, и 3-6 % Клеток метились BrdU и MAP 2, что свидетельствовало об их нейрональной природе.

Стимулирующее влияние ишемических повреждений мозга на пролиферацию клеток-предшественников в мозге взрослых животных подтверждалось в опытах In vitro на монослойных культурах коры головного мозга 14-дневных эмбрионов крыс, подвергшихся сублетальной гипоксии.

Травматическая и токсическая гибель нейронов. В исследованиях реакции клеток-предшественников на повреждение дофаминергических нейронов молодых мышей специфическим токсином 1-метил-4-фенил-1, 2, 3, 6-тетрагидропиридином было установлено, что в стриатуме эти клетки трансформируются преимущественно в астроциты, а в чер­ной субстанции не выявлялись постмитотические клетки макроглии или нейро­нов. Следовательно, реакция клеток-предшественников на повреждение дофаминергических нейро­нов черной субстанции и их аксонных терминалей в стриатуме различна и опре­деляется, вероятно, степенью их коммитированности.

В мозге взрослых крыс механическая травма зубчатой фасции гиппокампа или цитотоксическое повреждение нейронов этой структуры также приводило к активации пролиферации клеток субгранулярной зоны и формированию зрелых клеток-зерен.