Регенерация в человеческом теле
В отличие от мозга другие органы обладают большой способностью к регенерации. Есть три «первично регенерирующие» системы: это кровь, кожа и кишечник. Они непрерывно обновляются на протяжении всей жизни. Благодаря регенеративной функции костного мозга мы можем безболезненно сдавать донорскую кровь и даже переносить весьма значительные кровопотери. Слизистая оболочка кишечника обновляется с такой интенсивностью, что специалисты шутя, вернее полушутя, говорят, что через один кишечник не проходит два горячих блюда. Как ни удивительно, вместе с человеческим стулом, за исключением воды (которая составляет в нем 75 %), выделяются в основном вовсе не остатки пищи, как думает большинство, а огромное количество бактерий, а также, в первую очередь, клетки нашего собственного кишечника. Из 25 % массы, которая получится, если убрать воду, на остатки пищи, бактерии и клетки кишечника придется примерно по одной трети. Чтобы пищеварение и экскреция не израсходовали все клетки этого типа полностью, стволовые клетки регулярно пополняют их запас.
Благодаря регенеративной способности кожи бесследно заживают мелкие порезы и царапины, и лишь более серьезные повреждения ведут к образованию шрамов или вообще не поддаются регенерации, как, например, в случае обширных ожогов. Это касается и «производных кожи», то есть волос и ногтей, которые нам всю жизнь приходится подстригать, потому что они постоянно отрастают заново. Едва ли найдется профессия, представители которой так же сильно зависят от деятельности стволовых клеток (в данном случае содержащихся в волосяном мешочке), как парикмахеры.
Функция таких «первично регенерирующих» органов прочно связана с непрерывной регенерацией клеток. Если кровь перестанет постоянно обновляться, она не сможет выполнять свою задачу. Мы уже не нуждаемся в постоянном росте волос, но от него зависела жизнь наших первобытных предков, гораздо менее защищенных от воздействия погодных условий, чем животные, покрытые мехом.
Вторая группа органов обладает большими способностями к регенерации, хотя та и используется только в случае повреждений. В эту группу входят, например, кости и печень. Последняя вообще представляет собой совершенно особенный случай: если удалить до одной трети ее тканей, она восстановится в полном объеме. Известный символ регенеративной медицины – Прометей, которого в наказание приковали к скале, и орлы каждый день выклевывали печень из его туловища, только затем, чтобы за ночь она отросла вновь. Впрочем, этот мифологический сюжет можно воспринимать и как метафору тщетности врачебных усилий. По костям особенно хорошо видно, как с возрастом ослабевает способность к регенерации.
Илл. 2. Миф о Прометее можно также считать метафорой регенеративной медицины: каждую ночь у прикованного к скале падшего героя заново отрастает печень, которую днем ему выклевывают орлы. Нельзя точно сказать, что это: символ особой способности к регенерации или той тщетности, с которой мы неизбежно сталкиваемся в конце концов
Как правило, перелом кости у ребенка не представляет собой повода для беспокойства, тогда как у пожилого человека, особенно если речь идет о шейке бедра, он может без труда привести к опасной для жизни ситуации и многочисленным осложнениям. Органам этой второй группы необходимо уметь регенерировать, но это не входит в их основную функцию, регенерация возникает лишь как реакция на повреждение.
Третья группа включает в себя те органы, которые почти или совсем не регенерируют и к которым до сих пор относили сердце, почки и, в первую очередь, мозг. Предполагалось, что слабая способность мозга к регенерации – это цена за ту функциональную мощь, которой он достиг в ходе эволюции. Считалось, что для столь высокой производительности требуется большая стабильность, которую новые нервные клетки нарушали бы, поскольку новые нервные узлы лишь запутывали бы нейронную сеть. Попробовали бы вы поменять процессор у включенного компьютера! Однако позже мы увидим, что такое представление о мозге как о компьютере в корне неверно.
Зоны нейрогенеза
Согласно расхожему определению, нейрогенез взрослых – это образование новых нейронов в мозге взрослой особи. Мозгу взрослого, по крайней мере у млекопитающих, включая человека, нейрогенез обычно не свойственен, иными словами, его условия не позволяют формировать нервные клетки. Он не регенерирует, по этой причине многие из заболеваний мозга необратимы и носят хронический характер. До рождения и некоторое время сразу после него мы видим совершенно иную картину: мозг – само развитие, здесь все находится в движении. Производится колоссальное количество нейронов. Через некоторое время после оплодотворения эмбрион становится размером с фасолину, размеры мозга у него соответствующие. К моменту рождения этот орган у человека весит уже около 350 граммов, и это всего лишь около четверти массы мозга взрослого. Формирование его продолжается и после появления на свет. И хотя при этом образуются миллиарды клеток, нейроны формируются с большим запасом. В течение детства образование нервных клеток идет на убыль. Согласно оценкам, к школьному возрасту оно в массе своей завершается, и лишь в отдельных областях, например в мозжечке, заканчивается только в 10–12 лет. У млекопитающих нейрогенез сохраняется лишь в двух или, возможно, трех областях мозга (см. рис. 1 на вклейке). Некоторые детали здесь остаются спорными, вероятно, есть важные различия между отдельными видами животных. Но в целом уже твердо установлено: во взрослом мозге формируются новые нервные клетки.
У человека нейрогенез ярко выражен в гиппокампе, в той самой небольшой зоне мозга, которая имеет решающее значение для обучения и памяти. Гиппокамп также называют «вратами памяти», поскольку вся информация, которую мы хотим сохранить в долгосрочной памяти
[3], должна пройти обработку в этой области. Мы еще поговорим о значении последней в главе «Новые нейроны для новых мыслей», когда будем рассматривать, какое участие принимают в ее деятельности новые нейроны и какие это влечет последствия. Конечно, если нейрогенез взрослых протекает именно в «центре обучения», естественно предположить, что новые нервные клетки играют в этом процессе какую-то особую роль. С другой стороны, не всякий, кого застали на месте преступления, обязательно преступник. Как мы увидим, доказать, что новые нейроны участвуют в деятельности гиппокампа и как именно они это делают, было совсем не просто.
Вторая (точнее, если учесть ее удивительное постоянство в мире животных, первая) зона нейрогенеза, которую можно найти у большинства млекопитающих, находится в обонятельном мозге
[4]. Обоняние – это способность обнаруживать в окружающей среде химические соединения. Это своего рода «прачувство», в зачаточном виде присутствующее уже у очень примитивных животных. У млекопитающих нейрогенез встречается главным образом в этих двух зонах, но, за исключением самых основных черт, между этими процессами в той и другой зоне мало общего. Вероятно, у всех известных нам позвоночных есть некое подобие гиппокампа, но лишь у млекопитающих та его часть, в которой мы наблюдаем нейрогенез взрослых, присутствует в такой форме и обладает такими функциями
. Это захватывающий поворот дела, ведь данный факт заставляет предположить (хотя, конечно, еще не доказывает), что с возникновением особой структуры «зубчатой извилины», как именуется та область гиппокампа, где у млекопитающих происходит нейрогенез, у них развилась также исключительная способность приспосабливаться и принимать различные формы, и эти два явления тесно связаны между собой.
