Les cèl·lules nervioses s'estan restaurant

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

L'expressió popular "Les cèl·lules nervioses no es recuperen" és percebuda per tothom des de la infància com una veritat immutable. Tanmateix, aquest axioma no és més que un mite, i les noves dades científiques ho refuten.

La naturalesa posa en el cervell en desenvolupament un marge de seguretat molt elevat: durant l'embriogènesi es forma un gran excés de neurones. Gairebé el 70% d'ells moren abans del naixement d'un fill. El cervell humà continua perdent neurones després del naixement, al llarg de la vida. Aquesta mort cel·lular està programada genèticament. Per descomptat, no només moren les neurones, sinó també altres cèl·lules del cos. Només tots els altres teixits tenen una gran capacitat regenerativa, és a dir, les seves cèl·lules es divideixen, substituint els morts.

El procés de regeneració és més actiu a les cèl·lules de l'epiteli i als òrgans hematopoètics (medul·la òssia vermella). Però hi ha cèl·lules en les quals es bloquegen els gens responsables de la reproducció per divisió. A més de les neurones, aquestes cèl·lules inclouen les cèl·lules del múscul cardíac. Com s'aconsegueix la gent per preservar la intel·ligència fins a una edat molt vellesa, si les cèl·lules nervioses moren i no es renoven?

Una de les possibles explicacions: no totes les neurones "funcionen" simultàniament al sistema nerviós, sinó només el 10% de les neurones. Aquest fet es cita sovint a la literatura popular i fins i tot científica. He hagut de parlar repetidament d'aquesta afirmació amb els meus col·legues nacionals i estrangers. I cap d'ells entén d'on prové aquesta xifra. Qualsevol cèl·lula viu i "funciona" al mateix temps. A cada neurona es desenvolupen constantment processos metabòlics, es sintetitzen proteïnes, es generen i es transmeten impulsos nerviosos. Per tant, deixant la hipòtesi de les neurones "en repòs", passem a una de les propietats del sistema nerviós, és a dir, a la seva excepcional plasticitat.

El significat de la plasticitat és que les funcions de les cèl·lules nervioses mortes són assumides pels seus "col·legues" supervivents, que augmenten de mida i formen noves connexions, compensant les funcions perdudes. L'alta, però no infinita eficiència d'aquesta compensació es pot il·lustrar amb l'exemple de la malaltia de Parkinson, en què hi ha una mort gradual de les neurones. Resulta que fins que aproximadament el 90% de les neurones del cervell moren, els símptomes clínics de la malaltia (tremolor de les extremitats, limitació de la mobilitat, marxa inestable, demència) no apareixen, és a dir, la persona sembla pràcticament sana. Això significa que una cèl·lula nerviosa viva pot substituir nou morts.

Però la plasticitat del sistema nerviós no és l'únic mecanisme que permet preservar la intel·ligència fins a una vellesa madura. La natura també té una alternativa: l'aparició de noves cèl·lules nervioses al cervell dels mamífers adults, o la neurogènesi.

El primer informe sobre neurogènesi va aparèixer l'any 1962 a la prestigiosa revista científica Science. L'article es titulava "S'estan formant noves neurones al cervell dels mamífers adults?" El seu autor, el professor Joseph Altman de la Universitat de Purdue (EUA), amb l'ajuda d'un corrent elèctric, va destruir una de les estructures del cervell de la rata (el cos geniculat lateral) i hi va injectar una substància radioactiva que penetra les cèl·lules recentment emergents. Uns mesos més tard, el científic va descobrir noves neurones radioactives al tàlem (part del prosencèfal) i a l'escorça cerebral. Durant els següents set anys, Altman va publicar diversos estudis més que demostren l'existència de neurogènesi al cervell de mamífers adults. No obstant això, aleshores, a la dècada de 1960, el seu treball només va provocar escepticisme entre els neurocientífics, el seu desenvolupament no va seguir.

I només vint anys més tard la neurogènesi va ser "redescoberta", però ja al cervell dels ocells. Molts investigadors d'ocells cantors han observat que durant cada època d'aparellament, el mascle canari Serinus canaria canta una cançó amb nous "genolls". A més, no adopta nous trils dels seus companys, ja que les cançons es van actualitzar fins i tot de manera aïllada. Els científics van començar a estudiar amb detall el principal centre vocal dels ocells, situat en una secció especial del cervell, i van descobrir que al final de l'època d'aparellament (al canaris es produeix a l'agost i al gener), una part important de les neurones de el centre vocal va morir, probablement a causa d'una càrrega funcional excessiva… A mitjans de la dècada de 1980, el professor Fernando Notteboom de la Universitat Rockefeller (EUA) va poder demostrar que en els mascles canaris adults, el procés de neurogènesi es produeix al centre vocal constantment, però el nombre de neurones formades està subjecte a fluctuacions estacionals. El pic de neurogènesi als canaris es produeix a l'octubre i març, és a dir, dos mesos després de l'època d'aparellament. És per això que s'actualitza periòdicament la "musicoteca" de les cançons del canari masculí.

A finals de la dècada de 1980, la neurogènesi també es va descobrir en amfibis adults al laboratori del científic de Leningrad, professor A. L. Polenov.

D'on surten les noves neurones si les cèl·lules nervioses no es divideixen? La font de noves neurones tant en els ocells com en els amfibis van resultar ser cèl·lules mare neuronals de la paret dels ventricles del cervell. Durant el desenvolupament de l'embrió, és a partir d'aquestes cèl·lules que es formen les cèl·lules del sistema nerviós: neurones i cèl·lules glials. Però no totes les cèl·lules mare es converteixen en cèl·lules del sistema nerviós: algunes d'elles "s'amaguen" i esperen a les ales.

S'ha demostrat que les noves neurones sorgeixen de cèl·lules mare de l'organisme adult i en vertebrats inferiors. Tanmateix, van trigar gairebé quinze anys a demostrar que un procés similar es produeix al sistema nerviós dels mamífers.

Els avenços de la neurociència a principis dels anys noranta van portar al descobriment de neurones "nounats" al cervell de rates i ratolins adults. Es van trobar principalment a les parts evolutivament antigues del cervell: els bulbs olfactius i l'escorça de l'hipocamp, que són els principals responsables del comportament emocional, la resposta a l'estrès i la regulació de les funcions sexuals dels mamífers.

Igual que en els ocells i els vertebrats inferiors, en els mamífers, les cèl·lules mare neuronals es troben a prop dels ventricles laterals del cervell. La seva transformació en neurones és molt intensa. En rates adultes, a partir de cèl·lules mare es formen unes 250.000 neurones al mes, substituint el 3% de totes les neurones de l'hipocamp. La vida útil d'aquestes neurones és molt alta: fins a 112 dies. Les cèl·lules mare neuronals recorren un llarg camí (uns 2 cm). També són capaços de migrar al bulb olfactiu, convertint-s'hi en neurones.

Els bulbs olfactius del cervell dels mamífers són els responsables de la percepció i el processament primari de diverses olors, inclòs el reconeixement de feromones, substàncies que en la seva composició química estan properes a les hormones sexuals. El comportament sexual dels rosegadors està regulat principalment per la producció de feromones. L'hipocamp es troba sota els hemisferis cerebrals. Les funcions d'aquesta complexa estructura s'associen amb la formació de la memòria a curt termini, la realització de determinades emocions i la participació en la formació del comportament sexual. La presència de neurogènesi constant al bulb olfactiu i a l'hipocamp de les rates s'explica pel fet que en rosegadors aquestes estructures suporten la principal càrrega funcional. Per tant, les cèl·lules nervioses que contenen sovint moren, la qual cosa significa que cal renovar-les.

Per tal d'entendre quines condicions influeixen en la neurogènesi a l'hipocamp i al bulb olfactiu, el professor Gage de la Universitat de Salk (EUA) va construir una ciutat en miniatura. Els ratolins hi jugaven, feien educació física, buscaven sortides dels laberints. Va resultar que en els ratolins "urbans" van sorgir noves neurones en un nombre molt més gran que en els seus parents passius, enfonsats en una vida rutinària en un vivari.

Les cèl·lules mare es poden extreure del cervell i trasplantar-se a una altra part del sistema nerviós, on es converteixen en neurones. El professor Gage i els seus col·legues van realitzar diversos experiments similars, el més impressionant dels quals va ser el següent. Es va trasplantar una secció de teixit cerebral que contenia cèl·lules mare a la retina destruïda d'un ull de rata. (La paret interior de l'ull sensible a la llum té un origen "nerviós": està formada per neurones modificades: bastons i cons. Quan es destrueix la capa sensible a la llum, s'instal·la la ceguesa.) Les cèl·lules mare del cervell trasplantades es converteixen en neurones de la retina., els seus processos van arribar al nervi òptic, i la rata va recuperar la vista! A més, quan es van trasplantar cèl·lules mare cerebrals a un ull intacte, no es van produir transformacions amb elles. Probablement, quan la retina està danyada, es produeixen algunes substàncies (per exemple, els anomenats factors de creixement) que estimulen la neurogènesi. No obstant això, el mecanisme exacte d'aquest fenomen encara no està clar.

Els científics es van enfrontar a la tasca de demostrar que la neurogènesi no només es produeix en rosegadors, sinó també en humans. Amb aquesta finalitat, els investigadors sota la direcció del professor Gage han realitzat recentment un treball sensacional. En una de les clíniques oncològiques americanes, un grup de pacients amb neoplàsies malignes incurables van prendre el fàrmac quimioterapèutic bromodioxiuridina. Aquesta substància té una propietat important: la capacitat d'acumular-se a les cèl·lules en divisió de diversos òrgans i teixits. La bromodioxiuridina s'incorpora a l'ADN de la cèl·lula mare i s'emmagatzema a les cèl·lules filles després que les cèl·lules de la mare es divideixin. Les investigacions patològiques han demostrat que les neurones que contenen bromodioxiuridina es troben a gairebé totes les parts del cervell, inclosa l'escorça cerebral. Així, aquestes neurones eren noves cèl·lules sorgides de la divisió de cèl·lules mare. La troballa va confirmar incondicionalment que el procés de neurogènesi també es produeix en adults. Però si en els rosegadors la neurogènesi només es produeix a l'hipocamp, aleshores en humans, és probable que pugui capturar àrees més extenses del cervell, inclosa l'escorça cerebral. Estudis recents han demostrat que les noves neurones del cervell adult es poden formar no només a partir de cèl·lules mare neuronals, sinó també a partir de cèl·lules mare de la sang. El descobriment d'aquest fenomen ha provocat eufòria en el món científic. Tanmateix, la publicació a la revista "Nature" l'octubre de 2003 va refredar les ments entusiastes de moltes maneres. Va resultar que les cèl·lules mare de la sang sí que penetren al cervell, però no es converteixen en neurones, sinó que es fusionen amb elles, formant cèl·lules binuclears. Aleshores es destrueix el "vell" nucli de la neurona i es substitueix pel "nou" nucli de la cèl·lula mare de la sang. Al cos de la rata, les cèl·lules mare de la sang es fusionen principalment amb les cèl·lules gegants del cerebel: cèl·lules de Purkinje, encara que això passa molt poques vegades: només es poden trobar algunes cèl·lules fusionades a tot el cerebel. Es produeix una fusió més intensa de neurones al fetge i al múscul cardíac. Encara no està clar quin és el significat fisiològic d'això. Una de les hipòtesis és que les cèl·lules mare de la sang porten amb elles nou material genètic que, entrant a la "vella" cèl·lula cerebel·losa, allarga la seva vida.

Així, les noves neurones poden sorgir de cèl·lules mare fins i tot al cervell adult. Aquest fenomen ja és molt utilitzat per tractar diverses malalties neurodegeneratives (malalties acompanyades de la mort de neurones al cervell). Les preparacions de cèl·lules mare per al trasplantament s'obtenen de dues maneres. El primer és l'ús de cèl·lules mare neuronals, que tant en l'embrió com en l'adult es troben al voltant dels ventricles del cervell. El segon enfocament és l'ús de cèl·lules mare embrionàries. Aquestes cèl·lules es troben a la massa cel·lular interna en una fase inicial de formació d'embrions. Són capaços de transformar-se en gairebé qualsevol cèl·lula del cos. El repte més gran en treballar amb cèl·lules embrionàries és aconseguir que es transformin en neurones. Les noves tecnologies permeten fer-ho.

Alguns hospitals dels Estats Units ja han format "biblioteques" de cèl·lules mare neuronals obtingudes a partir de teixit embrionari, i s'estan trasplantant a pacients. Els primers intents de trasplantament estan donant resultats positius, encara que avui els metges no poden resoldre el principal problema d'aquests trasplantaments: la multiplicació desenfrenada de cèl·lules mare en un 30-40% dels casos condueix a la formació de tumors malignes. Encara no s'ha trobat cap enfocament per prevenir aquest efecte secundari. Però malgrat això, el trasplantament de cèl·lules mare serà sens dubte un dels principals enfocaments en el tractament de malalties neurodegeneratives com l'Alzheimer i el Parkinson, que s'han convertit en el flagell dels països desenvolupats.