Neurogeneze (tvorba nových neuronů) v dospělosti – je možná? nebo je možná jen v embryonálním vývoji?

Dlouho se tedy mělo za to, že špatná schopnost nervové tkáně ‚dorůst‘ znamená, že se neurogeneze – embryonální vznik nových mozkových buněk s výběžky („dráty“) a synapsemi (spojovacími kontakty) – zastaví u savců někdy kolem porodu po skončení embryogeneze. V druhé polovině 20. století ale vědci zjistili, že se nové buňky rodí v mozku po celý život. Sice ne všude a ne vždycky, nicméně toto dnes už „staronové“ poznání nám pomáhá pochopit proces učení, paměť a některé nervové a duševní poruchy.

Průkopnický výzkum začal Joseph Altman v roce 1962.

Altman injekčně podal dospělým potkanům a morčatům radioaktivní molekuly, které se zabudovávají do nových řetězců DNA (thymidin-H3).

Tyto ‚etikety‘ se objevily překvapivě v některých oblastech jejich mozků – tam, kde vznikly evidentně nové buňky. Šlo především o hipokampus v němž se mj. ukládají paměťové stopy a zážitky.

Ale vědci tehdy více věřili Pasko Rakicovi, americkému šéfovi několika ústavů a funkcionáři neurofyziologických společností, který podobnou metodou dokazoval, že se v mozkové kůře dospělých opic makaků nové neurony neobjevují.

V roce 1985 napsal autoritativní článek “Limits of Neurogenesis in Primates,”, na který neurologové přísahali jako na bibli.  A tak vědecký vlk-samotář dr.

Altman na Massachussetském technologickém institutu (a to ještě na pozici psychologa) musel čekat na potvrzení a uznání svého objevu neurogeneze skoro 40 let.

Neurogeneze (tvorba nových neuronů) v dospělosti – je možná? Nebo je možná jen v embryonálním vývoji?

Až v roce 1998 švédský badatel Peter S. Eriksson přinesl první důkaz o nově vznikajících neuronech v dospělém lidském mozku. Provedl posmrtnou analýzu pacientů, u kterých předtím označil proliferující (množící se) nové neurony pomocí jiné značky pro DNA bromodeoxyuridinu (BrdU).

Ještě předtím Fernando Nottebohm r. 1981 krásně ukázal, že u ptáků se jistá obnova mozkových neuronů odehrává vlastně celý život a že v hipokampu kanárků se zvyšuje neurogeneze v období páření a hnízdění, kdy se ptačí tatínkové učí nové písně, obveselující samičky na vejcích a zahánějící konkurenty.

Neurogeneze u dospělých lidí byla zatím dokumentována jen v některých oblastech. Musí v nich být přítomna neuronální „buněčná vajíčka“, kmenové buňky (NSCs = neural stem cells).

Přesněji řečeno, jde o buňky už zčásti nasměrované a předurčené stát se (diferencovat se) na konkrétní konečný typ. V tomto případě jde o neurony.

Takovým plastickým buňkám s jasným cílem diferenciace říkáme progenitorové.

Na jejich cestě stát se neurony asistují jako směrové tabule určité bílkovinné molekuly typu cytokinů a růstových faktorů, podporující jejich dozrávání v neurony. Jejich produkci obstarávají většinou pomocné leč veledůležité gliové buňky, např. astrocyty nebo oligodendrocyty.

Popohánějí neurogenezi hlavně tehdy, když je to zapotřebí a působí při tvorbě některých paměťových stop nebo po poškození, například po mozkové mrtvici (iktu). Mimo neogenezi se proto studuje i gliogeneze, tj.

vznik a zrání různých typů gliových buněk, napomáhajících při přeměně progenitorových buněk na nové neurony a vyživující je.

 Neurogeneze (tvorba nových neuronů) v dospělosti – je možná? Nebo je možná jen v embryonálním vývoji?

V mozku ale neurogeneze neprobíhá zdaleka tak automaticky a zdaleka ne ve všech částech, jako třebas při regeneraci kůže a sliznic. Jde jen o několik potenciálně neurogenních oblastí a podrobnosti lze najít např. pod heslem „neurogeneze“ na stránce „wikiskripta“. Máme také  tři oblasti tzv.

konstitutivní neurogeneze, kde neurony rostou (a zanikají) průběžně a nejsou závislé na nějakém podnětu.

Mimo hlavní oblast kde se neurony obnovují – což je spodní podélná části hippokampu (gyrus dentatus), jsou ‚novorozené‘ neurony prokázány ve vrstvě epitelové tkáně (ependymu), vystýlající mozkové komory, což jsou čtyři mozkomíšním mokem naplněné dutiny.

Některé studie prokazují pomocí buněčných „visaček“ přítomnost malého množství progenitorových buněk také např. v míše, mezimozku, striatu (velkém podkorovém gangliu šedé hmoty) a mozkové kůře. 

Význam neurogeneze v dospělosti je zatím těžko odhadnutelný. Samozřejmě může jít o možnost tzv. plasticity mozku při různých většinou krizových situacích. Snad i pro regeneraci funkcí jako je řeč nebo smysly po úrazech a při nemocích a pro zlepšení intelektuálních schopností mozku (kognice).  

Zde je třeba se zmínit o depresích. Při některých depresích (bipolární porucha i tzv. velká deprese) ubývá neuronů v hipokampu a tvoří se jich méně.

Zdá se, že některá antidepresiva počet nových neuronů zvyšují a existuje hypotéza o depresi jako poruše výměny neuronů v hipokampu a snad i propojeném nedalekém citovém centru, amygdale.

To je dokonce vidět neinvasivními zobrazovacími technikami jako je CT nebo funkční magnetická resonance (fMR) na změnách objemu, respektive průřezu hipokampu.

Ale nejde jen o tělíčka nových neuronů s novými synapsemi na kratších výběžcích – dendritech. Tam neurogeneze zřejmě funguje a můžeme tento proces ovlivnit nějakým léčebným zásahem.

Co nás trápí mnohem víc je nedostatek regenerace a obnovení dlouhých spojovacích axonů především v míše, které zatím neumíme „přinutit“ k obnovení činnosti.

Ročně přibývá v ČR asi 200 osob s úrazy a nemocemi páteřní míchy a jedna možnost jejich léčení může spočívat ve výzkumu toho, jak bychom novými neurony mohli překlenout poškozené místo.

Neurogeneze (tvorba nových neuronů) v dospělosti – je možná? Nebo je možná jen v embryonálním vývoji?

Ale vyvstávají otázky i ohledně paměti a učení.

Copak je možné se racionálně učit nebo si na něco vzpomenout, jestliže by se nové neurony v hipokampu či jinde, kde sídlí paměť, neustále do těchto obvodů přidávaly? Dobrá zpráva je, že obměna buněk v paměťových centrech může zvýšit kapacitu pro učení a zpracování nových dat, případně dojde ke zdvojení (zálohování) důležitých informací v nových neuronech. Ale je tu jedno riziko. Při přepisu paměťových stop, nebo vybavení vzpomínky a novém uložení do „nevzdělaných“ mladých buněk může docházet k chybám. Záznam události se může pozměnit.  Všichni známe nebo sami vyprávíme „vylepšené“ historky. Ty se posléze ukládají jako fakta a my jsme skálopevně přesvědčeni o naší jediné pravdě. Asi jako když je pan prezident Zeman přesvědčen o existenci jakéhosi článku novináře Ferdinanda Peroutky, označujícího masového vraha Hitlera jako gentlemana.

Použitá literatura:

Altman, J. (1962): ‚Are neurons formed in the brains of adult mammals?‘ Science 135:1127-1128. 

Nottebohm, F. (1981): ‚A brain for all seasons: cyclical anatomical changes in song control nuclei of the canary brain‘ Science 214:1368-1370. 

Ortega-Perez, I., K. Murray, et al. (2007): ‚The how and why of adult neurogenesis?‘ J Mol Histol 38: 555-62. 

Gould, E. , How widespread is adult neurogenesis in mammals? Nat Rev Neurosci. 2007 Jun;8(6):481-8. 

Wiltrout, C., B. Lang, et al. (2007). ‚Repairing brain after stroke: a review on post-ischemic neurogenesis.‘ Neurochem Int 50: 1028-1041. 

Weiss, S. et al. (1996): ‚Mulltipotent CNS stem cells are present in the adult mammalian spinal cord and ventricular neuroaxis.‘ J. Neurosci. 16: 7599-7609; Nguyen, L. et al. (2006): ‚Coupling cell cycle exit, neuronal differentiation and migration in cortical neurogenesis.‘ Cell Cycle 5: 2314-2318 

Schoenfeld, TJ., Cameron, H.A. Adult Neurogenesis and Mental Illness. Neuropsychopharmacology Reviews (2015) 40, 113–128 

Frey S. Can Stem Cells Be Used to Enhance Cognition? – A Survey . Cognitive Technology Page 1 of 10 

Schoenfeld, TJ., Cameron, H.A. Adult Neurogenesis and Mental Illness. Neuropsychopharmacology Reviews (2015) 40, 113–128

Neurogeneze – Neurogenesis

Neurogeneze je proces, při kterém jsou buňky nervového systému , známé jako neurony , produkovány nervovými kmenovými buňkami (NSC) a vyskytuje se u všech druhů zvířat kromě porifery (houby) a placozoanů .

Druhy NSCs zahrnují neuroepiteliální buňky (NSE), radiální gliové buňky (RGCs), bazální progenitory (BPS), meziproduktu neuronální prekurzory (INP) s, subventrikulární zón astrocyty a subgranular zón radiální astrocyty , mezi ostatními.

Neurogeneze je nejaktivnější během embryonálního vývoje a je zodpovědná za produkci všech různých typů neuronů organismu, ale pokračuje v dospělosti v různých organizmech. Jakmile se neurony nerozdělí (viz mitóza ), mnoho z nich bude žít po celý život zvířete.

Neurogeneze u savců

Vývojová neurogeneze

Během embryonálního vývoje je centrální nervový systém savců (CNS; mozek a mícha ) odvozen z neurální trubice , která obsahuje NSC, které budou později generovat neurony . Neurogeneze však nezačne, dokud nebude dosaženo dostatečné populace NSC.

Tyto časné kmenové buňky se nazývají neuroepiteliální buňky (NEC), ale brzy získají vysoce protáhlou radiální morfologii a jsou pak známé jako radiální gliové buňky (RGC). RGC jsou primární kmenové buňky savčího CNS a nacházejí se v embryonální ventrikulární zóně , která leží v sousedství centrální tekutinou vyplněné dutiny ( komorového systému ) neurální trubice .

Po proliferaci RGC zahrnuje neurogeneze konečné buněčné dělení mateřské RGC, které produkuje jeden ze dvou možných výsledků. Nejprve to může generovat podtřídu neuronových předků zvaných intermediární neuronové prekurzory (INP), které rozdělí jeden nebo více dalších časů za účelem produkce neuronů. Alternativně mohou být dceřinné neurony produkovány přímo.

Neurony netvoří okamžitě neurální obvody růstem axonů a dendritů. Místo toho musí novorozené neurony nejprve migrovat na dlouhé vzdálenosti do svých konečných cílů, zrát a nakonec generovat nervové obvody. Například neurony narozené v komorové zóně migrují radiálně do kortikální desky , což je místo, kde se neurony hromadí a vytvářejí mozkovou kůru .

K tvorbě neuronů tedy dochází ve specifickém tkáňovém kompartmentu nebo „neurogenním výklenku“ obsazeném jejich mateřskými kmenovými buňkami.

Rychlost neurogeneze a typ generovaného neuronu (obecně, excitačního nebo inhibičního) jsou určovány hlavně molekulárními a genetickými faktory.

Tyto faktory zejména zahrnují Notch signální dráhu a mnoho genů bylo spojeno s regulací Notch dráhy .

Geny a mechanismy zapojené do regulace neurogeneze jsou předmětem intenzivního výzkumu v akademickém, farmaceutickém a vládním prostředí po celém světě.

Doba potřebná k vytvoření všech neuronů CNS se u savců značně liší a neurogeneze mozku není vždy úplná v době narození.

Například myši podstoupí kortikální neurogenezi přibližně od embryonálního dne (den po početí) (E) 11 až E17 a narodí se přibližně v E19.5. Fretky se rodí v E42, i když jejich období kortikální neurogeneze končí až několik dní po narození.

Budete mít zájem:  Bylinky na psoriázu (lupénku) – které vykazují nejlepší výsledky?

Naproti tomu neurogeneze u lidí obvykle začíná kolem gestačního týdne (GW) 10 a končí kolem GW 25 narozením kolem GW 38-40.

Neurogeneze dospělých

Dospělý neurogeneze Ukázalo se, že při nízkých hladinách ve srovnání s vývojem, a pouze ve dvou oblastech mozku: dospělý subventrikulární zóně (SVZ) těchto bočních komor , a gyrus dentatus v hippocampu .

Subventrikulární zóna

U mnoha savců, včetně například hlodavců, je čichová baňka oblast mozku obsahující buňky, které detekují pach , s integrací neuronů dospělých jedinců, které migrují z SVZ striata do čichové cibulky rostrálním migračním proudem (RMS) .

Migrující neuroblasty v čichové baňce se stávají interneurony, které pomáhají mozku komunikovat s těmito smyslovými buňkami. Většina těchto interneuronů jsou inhibiční granulární buňky , ale malý počet jsou periglomerulární buňky .

U dospělých SVZ jsou primárními nervovými kmenovými buňkami SVZ astrocyty spíše než RGC.

Většina z těchto dospělých nervových kmenových buněk spí v dospělosti, ale v reakci na určité signály tyto spící buňky nebo B buňky procházejí řadou stádií, nejprve produkují proliferující buňky nebo C buňky. C buňky pak produkují neuroblasty neboli A buňky, které se stanou neurony.

Hippocampus

K významné neurogenezi dochází také v dospělosti v hipokampu mnoha savců, od hlodavců po některé primáty , i když se o její existenci u dospělých lidí diskutuje.

Hippocampus hraje klíčovou roli při formování nových deklarativních vzpomínek a předpokládá se, že důvodem, proč lidské děti nemohou vytvářet deklarativní vzpomínky, je to, že stále procházejí rozsáhlou neurogenezí v hipokampu a jejich obvody vytvářející paměť jsou nezralé.

Bylo popsáno, že mnoho faktorů prostředí, jako je cvičení, stres a antidepresiva, mění rychlost neurogeneze v hipokampu hlodavců. Některé důkazy naznačují, že postnatální neurogeneze v lidském hipokampu prudce klesá u novorozenců první rok nebo dva po narození a klesá na „nedetekovatelnou hladinu u dospělých“.

Neurogeneze v jiných organismech

Neurogeneze byla nejlépe charakterizována u ovocné mušky Drosophila melanogaster . V Drosophile byla nejprve popsána signalizace Notch, která řídila proces signalizace mezi buňkami nazývaný laterální inhibice , při které jsou neurony selektivně generovány z epiteliálních buněk . U některých obratlovců bylo také prokázáno, že dochází k regenerační neurogenezi.

Viz také

Reference

externí odkazy

Neurogeneze

Neurogeneze v subgranulární zóně a gyru dentatu hipokampu. BrdU (červená) marker replikace DNA.

Neurogeneze, neboli tvorba nových neuronů probíhá nejen v prenatálním období, ale i v mozku dospělého člověka.

Historie[upravit | editovat zdroj]

První nález neuroblastů byl v roce 1960 Altmanem v mozku dospělého potkana.

[1] Avšak bez dalších pochyb byla neurogeneze přijata, když Fernando Nottebohm ukázal, že v hipokampu kanárka probíhá neurogeneze ve větší míře v období páření, kdy se učí nové písně.

[2] V následujících letech byl výzkum zaměřen na mechanismy regenerace centrálního nervového systému (CNS). V roce 1998 švéd Peter S. Eriksson poskytl první důkaz o nově vznikajících neuronech v lidském mozku.[3]

Jednalo se o posmrtnou analýzu mozků pacientů, u kterých byla aplikována metoda značení proliferujících buněk, využívající bromodeoxyuridin (BrdU). Viz ilustrativní obrázek vpravo. Od té doby vědci stále pátrají, jak probíhá neurogeneze za podmínek fyziologických i patologických, kde by pochopení mechanismů mohlo pomoci při léčbě některých nemocí.

Neurogeneze u dospělých[upravit | editovat zdroj]

  • Probíhá v neurogenních oblastech. Je podmíněna přítomností neuronálních kmenových buněk (NSCs = neural stem cells), specifickým mikroprostředím a neurogenním potenciálem, tedy schopností se diferenciovat v neurony.
  • V savčím mozku se vyskytují celkem tři hlavní neurogenní oblasti. V oblasti reaktivně neurogenní může být neurogeneze vyvolána pouze experimentálně, dále potenciálně neurogenní oblast, kde jsou přítomny neuronální prekurzory, a nakonec tři oblasti konstitutivní neurogeneze, kde neurogeneze probíhá kontinuálně.[4] Některé studie ukazují na přítomnost malého množství progenitorových buněk v míše, mezimozku, striatu a mozkové kůře. [5]

Oblasti konstitutivní neurogeneze[upravit | editovat zdroj]

Neurogeneze probíhá kontinuálně pouze ve třech oblastech dospělého mozku – v subgranulární zóně (SGZ = subgranular zone) v gyru dentatu (DG = dentate gyrus) hipokampu,zadní periventrikulární zóně (PPv = posterior periventricular area), kde se NSCs nachazejí pod ependymovými buňkami, které obklopují hipokampus, a v subventrikulární zóně (SVZ = subventricular zone) na bočních částech postranních komor předního mozku.[6]

Subgranulární a zadní periventrikulární zóna[upravit | editovat zdroj]

NSCs v gyru dentatu hipokampu mají jen omezenou schopnost neurogeneze v porovnání se subventrikulární zónou.

Tyto neuronální progenitory jsou umístěny v blízkosti hilu DG, kde tvoří tenkou vrstvu buněk mezi hilem DG a vrstvou granulárních buněk (GLC = granule cell layer).[7]Subgranulární zóna není v kontaktu s cerebrospinální tekutinou.

Nachází se zde radiální astrocyty, které mají pyramidální tvar a dlouhé radiální výběžky čnějící skrz vrstvu granulárních buněk na povrch DG. Neustále proliferují a nově vzniklé buňky migrují do GCL.

Podobně jako v SVZ, prekurzory DG také exprimují gliální fibrilární acidický protein (GFAP = glial fibrillary acidic protein) a právě ty buňky jsou považovány za primární progenitory SGZ.[8] Avšak některé studie se přiklánějí k názoru, že v SGZ jsou přítomny dva odlišné typy progenitorových buněk, ze kterých se tvoří zvlášť glie a zvlášť neurony.[9]

V DG s postupem věku klesá proliferace buněk, což ukazuje na to, že samoobnova buněk není věčná.[10]Více studií také potvrzuje, že A-buňky neboli neuroblasty migrují do GCL, aby se diferenciovaly v granulární buňky.[11]

V SGZ se vyskytují také horizontální astrocyty, které postrádají radiální výběžky.[12]Chovají se jako kmenové buňky in vivo a mohou mít vlastnosti progenitorových buněk hipokampu obdobně jako radiální astrocyty.

A navíc se mohou asymetricky dělit, a tak produkovat neurony. Jejich dceřiné buňky mohou také získat radiální morfologii.

[13] Navzdory zmíněné novotvorbě většina nově proliferujících buněk DG brzy hyne, pokud nevytvoří správná synaptická spojení.[14]

Subventrikulární zóna[upravit | editovat zdroj]

Další text.

Buněčné typy SVZ[upravit | editovat zdroj]

Regulace neurogeneze[upravit | editovat zdroj]

Funkční význam neurogeneze[upravit | editovat zdroj]

Neurogeneze po mozkové ichémii[upravit | editovat zdroj]

Odkazy[upravit | editovat zdroj]

Související články[upravit | editovat zdroj]

Externí odkazy[upravit | editovat zdroj]

Zdroj[upravit | editovat zdroj]

Reference[upravit | editovat zdroj]

  1. ↑ Altman, J. (1962): ‚Are neurons formed in the brains of adult mammals?‘ Science 135:1127-1128. [1]
  2. ↑ Nottebohm, F. (1981): ‚A brain for all seasons: cyclical anatomical changes in song control nuclei of the canary brain‘ Science 214:1368-1370.[2]
  3. ↑ Eriksson, P. S., E. Perfilieva, et al. (1998): ‚Neurogenesis in the adult human hippocampus.‘ Nat Med 4: 1313-7[3]
  4. ↑ Ortega-Perez, I., K. Murray, et al. (2007): ‚The how and why of adult neurogenesis?‘ J Mol Histol 38: 555-62.
  5. ↑ Weiss, S. et al. (1996): ‚Mulltipotent CNS stem cells are present in the adult mammalian spinal cord and ventricular neuroaxis.‘ J. Neurosci. 16: 7599-7609;Nguyen, L. et al. (2006): ‚Coupling cell cycle exit, neuronal differentiation and migration in cortical neurogenesis.‘ Cell Cycle 5: 2314-2318
  6. ↑ Wiltrout, C., B. Lang, et al. (2007). ‚Repairing brain after stroke: a review on post-ischemic neurogenesis.‘ Neurochem Int 50: 1028-1041.
  7. ↑ Cameron,H.A., McKay,R.D.(2001): ‚Adult neurogenesis produces a large pol of new granule cells in the dentate gyrus.‘ J. Comp. Neurol. 435: 406-417.
  8. ↑ Seri, B.,J.M. Gracia-Verdugo, et al. (2001): ‚Astrocyte give rise to new neurons in the adult mammalian hippocampus.‘ J Neurosci 21: 7153-7160; Namba, T. et al. (2005): ‚The fate of neural progenitor cells expressing astrocytic and radial glial markers in the postantal rat dentate gyrus.‘ Eur. J. Neurosci 22: 1928-1941
  9. ↑ Seaberg, R.m., van der Kooy, D. (2003): ‚Stem and progenitor cells: the premature desertion of rigorous definitions‘ Trends Neurosci 26: 125-131.
  10. ↑ Kuhn, H.G. et al. (1996): ‚Neurogenesis in the dentate gyrus of the adult rat: age related decrease of neuronal porgenitor proliferation.‘ J Neurosci 16: 2027-2033
  11. ↑ Overstreer Wadiche, L.S., Westbrook, G.L. (2006): ‚Functional maturation of adult generated granule cells.‘ Hippocampus 16: 208-215
  12. ↑ Seri, B., J.M. Garcia-Verdugo (2004): ‚Cell types, lineage, and architecture of the germinal zone in the adult dentate gyrus.‘ J Comp Neurol 478: 359-378
  13. ↑ Suh, H., A. Consiglio, et al.(2007): ‚In vivo fate analysis reveals the multipotent and selfrenewal capacities of Sox2+ neural stem cells in the adult hippocampus.‘ Cell Stem Cell 1: 515-528.
  14. ↑ Gould, E. et al(2001): ‚Adult generated hippocampal and neocortical neurons in macaques have a transient existence.‘ Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98: 10910-10917
  • Fred Gage,Gerd Kempermann,Hongjun Song: Adult neurogenesis, Cold Spring Harbor Laboratory 2008.[4]

Kmenové buňky se rvou se smrtí

Umíte si představit, že budete žít do 140 let? Samozřejmě bez zdravotních potíží. Pokud se nějaké náhodou objeví, lékaři je bez problému odstraní. Vymění vám porouchanou část organismu za novou – srdce, plíce, játra, ledviny, žaludek, slinivku, střeva, ale třeba i oko, ruku, nohu, pohlavní orgány.

Předtím to dokázali se srdíčky krys a domácích prasat, jejichž organismus se v mnohém člověčímu podobá.

Přestože čerstvý orgán ještě nebije v hrudi konkrétního člověka, experti na regenerativní medicínu s nadějí předpovídají, že miliony kardiaků, kteří zatím musejí platit nákladné léky a terapie, čeká »zlatý věk«.

„Srdce rostou a my doufáme, že začnou během několika týdnů i tlouci,“ uvedla Doris Taylorová, šéfová týmu.

Prase zase slouží člověku V tomto prvním úspěšném pokusu se nejednalo o úplně kompletní vytvoření srdce. Vědci jako kostru použili dárcovský orgán – srdce domácích prasat. Z něj odstranili buňky svalů, ale zůstala propojovací kolagenová tkáň.

Do ní pak vpravili lidské kmenové buňky, které se množily a rostly kolem dané struktury a měnily se na zdravé buňky srdeční tkáně. Nejde však pouze o srdce. Existuje velkorysý program podobného pěstování mnoha jiných »tělních součástek«. Cílem je vytvořit funkční orgán přímo z vlastních buněk vybraného pacienta.

Chtějí zmenšit potíže To bude mít podle nejnovějších vědeckých hypotéz mnoho výhod. Takové orgány nečekají potíže s odmítavou imunitní reakcí organismu, jako je tomu s orgány od cizích dárců, i když třeba klientových příbuzných.

Budete mít zájem:  Flavivirus

Vysoké riziko odmítnutí dárcovského orgánu zatím moderní medicína potlačuje silnými léky, které ovšem nebezpečně zvyšují krevní tlak, riziko selhání ledvin či rozvinutí onemocnění diabetes mellitus (cukrovku).

Řada druhů kmenových buněk se vyskytuje nejen v embryonální tkáni, ale i v těle dospělého člověka. Odborníci postupně nacházejí kmenové buňky, které mohou u dospělého jedince zakládat játra, slinivku, kosti, chrupavku či nové nervové buňky.

Naděje, nebo zkáza lidstva? Kmenové buňky jsou určeny svým vývojovým potenciálem. Pojem kmenová buňka má význam v souvislosti se zárodečnou linií – vajíčka a spermie, které po splynutí vytvoří celý organismus, jsou produktem zárodečných linií.

Oplozené vajíčko (zygota) je totipotentní (z latinského totus = úplný) kmenová buňka, vytvářející všechny buňky organismu. Zatímco to mnozí považují za naději, jiní hovoří o morální zkáze. Platí to zejména o některých církevních představitelích, označujících používání lidských embryí za vraždu novorozenců.

Rané embryonální kmenové buňky mohou být ze zárodku odebrány a pomnoženy v laboratorních podmínkách. Během vývoje jsou směrovány k jednotlivým vývojovým drahám a jejich vývojový potenciál se mění, ale je stále ještě široký.

Tyto multipotentní kmenové buňky již mohou vytvářet jen omezený počet druhových buněk. Vraždí neviňátka? Jde tedy o záměrné zabíjení nesčetných plodů v matčině lůně? „Lidské embryonální kmenové buňky bývají získávány z nadbytečných embryí, která jsou produkována na klinikách umělého oplodnění.

Ve velmi rané fázi vývoje, kdy je embryo tvořeno zhruba tisícem buněk, mohou být odděleny a rozmnoženy v tkáňových kulturách.

Mohou in vitro (ve skle, ve zkumavce – pozn. red.) vytvářet mnoho odlišných druhů buněk, a tak jsou také definovány – jako pluripotentní buňky v tkáňových kulturách.

U nás máme v současné době sedm takových linií,“vysvětluje světoznámá odbornice na kmenové buňky, ředitelka Ústavu experimentální medicíny AV ČR prof. MUDr. Eva Syková, DrSc., (*1944) která současně vede Centrum buněčné terapie a tkáňových náhrad, jakož i Ústav neurověd UK 2.

LF v Praze. Pestřejší než duha Jaká je však motivace pro práci s lidskými embryonálními kmenovými buňkami? Obecně jde o dva hlavní důvody. Prvním je možnost tyto buňky využít k výzkumu vlastností specifických pro různé fáze vývoje člověka.

Druhý důvod souvisí s faktem, že embryonální kmenové buňky vytvářejí pestrou škálu buněk, které se nemohou obnovovat a z nichž se skládá lidské tělo. Studiem embryonálních kmenových buněk odborníci získávají hlubší porozumění průběhu obnovy buněk celého lidského těla.

Znalosti mohou široce využít pro rozmanitou léčbu. Její škála je pestřejší než všechny barvy duhy – od produkce nových neuronů (nervových buněk) pro léčbu pacientů s Parkinsonovou chorobou až po poznání procesů na molekulární úrovni, které řídí vývoj rozmanitých rakovinových nádorů.

Překvapení: Mozek se obnovuje i ve stáří Před pár roky se stalo minulostí tradiční dogma, že neurogeneze (tvorba nových nervových buněk – neuronů – v centrálním nervovém systému CNS) savců se uskutečňuje pouze v průběhu embryonálního vývoje a v časném postnatálním (poporodním) období.

„Převratným zjištěním bylo prokázání nervových kmenových buněk v dospělém mozku. Myšlenka vývoje vhodné strategie, jak stimulovat neurogenezi v případě např. neurodegenerativních onemocnění nebo poranění mozku a míchy se proto okamžitě stala zajímavou nejen pro vědecké pracovníky, ale i pro lékaře a průmyslovou sféru.

Také my jsme například prokázali, že podání antidepresiv zvyšuje u zvířat neurogenezi a zvyšuje migraci vlastních kmenových buněk do poškozené oblasti mozku,“ říká Eva Syková.

Každý máme své rezervy Odborníci už vědí, že získat a vypěstovat vlastní kmenové buňky lze také od dospělého člověka. Ty se dokážou vhodnou manipulací přeměnit na buňky jakékoli tkáně v těle. Nejde totiž jen o pěstování srdcí, ale do budoucna i dalších potřebných orgánů.

Kmenové buňky získané od dospělých dárců však tradičně »pokulhávaly« za embryonálními, pokud jde o repertoár využití. Čím včasnější je totiž stadium vývoje, tím více buňky dokážou nahradit ty zoufale chybějící.

Nediferencované čerstvé embryonální buňky už vědci dokážou různými způsoby přimět k tomu, aby se vyvíjely pouze v chrupavku, kost, neurony či jiné buňky, které se potom dají implantovat pacientům.

Vždy ve střehu! U dospělých dárců takové štěstí při nabídce zatím neexistuje. Objevuje se mnohá neprobádaná hrozba. Problémem je sama skutečnost, zda pacientův organismus buňky z cizího těla vůbec přijme.

V cizím organismu se takové buňky sice vyvíjejí obtížněji, ale přesto i tak podle odborníků zákrok rozhodně pomáhá. Mnohem snadnější je to v případě, kdy transplantace se provádí ze samotného pacienta (autologní transplantace).

Tak se vlastně »osvěžené« buňky jen vracejí do vlastního orgánu a pomáhají mu v boji s nemocí. Vše se testuje jen na zvířatech Možnosti léčby Parkinsonovy či Alzheimerovy choroby, roztroušené sklerózy, mrtvice i jiných postižení dárcovskými dospělými buňkami a embryonálními kmenovými buňkami zatím zkoušejí ve většině zemí jen na zvířatech.

Výjimkou není ani Česká republika. „Snažíme se vytvořit linie embryonálních kmenových buněk u hospodářských zvířat, obdobně jako je tomu u lidí nebo u myší.

Na těchto zvířatech budeme zkoušet, zda jsou tyto postupy bezpečné,“ upřesnil ing. Josef Fulka, DrSc., z Výzkumného ústavu živočišné výroby v Praze.

Tento vědec se úspěšně zapojil i do činnosti Centra buněčných náhrad a tkáňových terapií UK a je i světoznámým odborníkem na klonování.

Jaký bude svět za 140 let? Využití kmenových buněk pro léčbu onemocnění nervového a kardiovaskulárního systému, diabetes mellitus (cukrovky), pankreatu (slinivky břišní), jaterních onemocnění, nemocí kostí a kloubů a dalších záludných chorob se stalo základem nového lékařského oboru – regenerativní medicíny.

„Buněčná terapie slibuje pomoc i při ochrnutí po úrazech, kdy je část mozku nebo míchy poškozena. Nabízí také řešení řady problémů způsobených změnou struktury a funkce mozku v průběhu stárnutí,“ rozšiřuje poznatky Eva Syková.

Kmenové buňky znamenají i stále jasnější příslovečné světélko na konci temného tunelu pro pacienty postižené zhoubným bujením. Nové výzkumy ukazují, že uvedené buňky houževnatě pomáhají i v léčbě nádorů – působí totiž v nádorech jako enzymy, které se snaží rakovinné buňky zničit.

Regenerativní medicína se opírá i o umělé biomateriály a moderní nanotechnologie. Jak ukazují výsledky již celé řady výzkumů ve světě i u nás, dokážou kmenové buňky obnovit rozmanité poškozené tkáně.

A právě takový postup se v současnosti zdá být hlavní cestou k tomu, aby lidé ve zdraví poznávali svět klidně až do věku kolem 140 let.

Více se dozvíte: http://www.bunecnaterapie.cz

Univerzální náhradní díly pro tělo Kmenové buňky, jejichž výzkum začal na myších v roce 1973, jsou primární nediferencované buňky, které mají schopnost přeměnit se (diferencovat) na jakýkoliv jiný typ buněk.

Tato schopnost kmenových buněk za běžných okolností umožňuje tělu vytvářet nové buňky a opravovat tak poškozené nebo opotřebované části tkání a orgánů (krve, kůže, střevní sliznice). Kmenové buňky mají mimo schopnosti diferencovat se i schopnost své vlastní obnovy.

Za fyziologických okolností představují v organismu jakousi univerzální zásobu náhradních dílů pro nejrůznější tkáně a orgány. Termín »kmenová buňka« poprvé použila roce 1981 Gail Martinová z University of California v San Franciscu.

Etika se týká i nenarozeného života *Proti využívání lidských embryí k získávání potřebných embryonálních kmenových buněk (Embryonic Stem Cells, ESC) se především staví nábožensky založení lidé. Každé embryo totiž považují už za živého tvora, i když odborníci o takové situaci hovoří až od 3.

měsíce po oplodnění. *Přitom není tajemstvím, že jde o buňky z potracených plodů (vzniklých přirozeným početím) či naopak o přebytečná embrya vznikající pro účely umělého oplodnění. Při takové činnosti se jich odebere mnohem více, než se použije.

Nadbytečná embrya by jinak stejně vlastně skončila v biologickém odpadu. Není to tedy žádné zabíjení zárodků života, naopak mohou ještě posloužit nemocným lidem… *Z etických důvodů nebylo povoleno v USA a v zemích Evropské unie žádné léčebné podání ESC člověku.

Třebaže by to bylo velice užitečné a i naši odborníci na to jsou připraveni, experimentují jen se zárodky myší a potkanů. (Lidská embrya se hojně užívají třeba v Číně i jiných zemích.) *Možná ještě složitější je z hlediska etiky i odpověď na dotaz, zda budeme pěstovat sami sebe na náhradní díly, nebo k tomu použijeme cizí embrya.

Buňky neznají stereotypy Odborníci dělí království kmenových buněk hierarchicky (z hlediska jejich diferenciačního potenciálu) na (sestupně od nejvyšších po nejnižší): 1.Totipotentní – mohou se bez omezení měnit na jakýkoliv jiný typ buněk včetně další totipotentní buňky.

Diferencují se v buňky nejrůznějších tkání a orgánů, v jejichž prostředí se právě nacházejí (např. v prostředí nervových buněk se diferencují v neurony). 2. Pluripotentní – potomci totipotentních buněk, kteří mohou produkovat jakékoliv jiné buňky kromě buňky totipotentní.

Pluripotentní buňky mohou dát vznik všem buňkám budoucího jedince. Charakterizuje je schopnost tvořit buňky všech tří zárodečných listů (ektodermu, entodermu a mezodermu). 3. Multipotentní – mohou produkovat pouze buňky příbuzné danému typu buňky (např. krevní).

Z neurálních kmenových buněk se rodí všechny buněčné typy nervového systému (neurony aj.). 4. Progenitorové (unipotentní) – produkují pouze jediný typ buněk. Ovšem dokážou se samy plně obnovit (spíše namnožit).

Představují přechodné stadium mezi kmenovými a zralými, specializovanými buňkami.

Čeští vědci se ve světě neztratí *Pokud jde o kmenové buňky, naši specialisté mají tradičně jisté přední místo ve světě. *Například lidé, kteří oslepli po poleptání oka louhem, se ještě nedávno řadili mezi mrzáky.

Budete mít zájem:  Už pouhých 20 minut kontaktu s přírodou sníží hladiny stresového hormonu

To dnes již neplatí. *„Osm z deseti pacientů po buněčné terapii pomocí kmenových buněk vidělo jako předtím,“ konstatuje Josef Fulka z Výzkumného ústavu živočišné výroby v Praze a světoznámý odborník na klonování.

*V Ústavu experimentální medicíny v Praze se úspěšně zabývají použitím kmenových buněk jako náhrady chrupavek a kostí. *Vědci z Ústavu molekulární genetiky AV ČR vypracovali projekt na použití kmenových buněk lumbálních získaných z oka k náhradě rohovky, což odstraňuje slepotu.

*Pro léčbu pacientů však zatím u nás využívají lékaři jen dospělé kmenové buňky získané z pacientovy vlastní či darované kostní dřeně.

Tak šel čas s kmenovými buňkami… 1973 – podařilo se izolovat kmenové buňky z myší. 1995 – američtí vědci (Wisconsin, USA) získali jako první embryonální kmenové buňky. Pocházely z opic makaků. 2001 – legalizace klonování lidských embryí pro získávání kmenových buněk ve Velké Británii (jako první země), ale blastocyty (dutý kulovitý útvar vzniklý koncem 5.

dne po oplodnění) se musí zničit do věku 14 dní. 2003 – ve Velké Británii založena UK Stem Cell Bank – první evropská banka kmenových buněk. Linie embryonálních kmenových buněk jsou uchovávány zmrazené v tekutém dusíku.

2003 – vědci (londýnská King College) vytvořili první linii lidských embryonálních kmenových buněk. 2004 – jihokorejští vědci naklonovali 30 lidských embryí. Nechali je dorůst do stadia blastocysty a získali z nich klonové buňky 2005 – v jihokorejském Soulu byla otevřena banka kmenových buněk pro vytváření a dodávání nových linií kmenových buněk.

Banka má sloužit i expertům obcházejícím omezení ve výzkumu kmenových buněk, která některé vlády zavedly (např. USA).

Historie neurogeneze

Mýty o mozku jsou v naší společnosti a kultuře hluboce zakořeněny. Alespoň s jedním se zcela určitě setkal každý z nás, a někteří je dokonce horlivě obhajují.

Mýty a centrální dogma neurovědy

Z těchto populárních – nicméně zcela nepravdivých – mýtů můžeme vyjmenovat namátkou několik: • Člověk využívá pouze 10 % své mozkové kapacity. • Alkohol zabíjí mozkové buňky.

• Mužské mozky jsou biologicky lépe uzpůsobené k řešení vědeckých a matematických problémů, zatímco mozky ženské jsou lépe uzpůsobené k empatii.• Klasická hudba pozitivně působí na rozvoj inteligence kojenců.

• Očkování způsobuje autismus.

Existuje však jeden mýtus o mozku, který i někteří odborníci stále považují za vědecký fakt. Tímto mýtem je, že v dospělém mozku nedochází k neurogenezi, tj.

v mozku se nemůže zrodit ani jeden nový neuron, veškeré buňky centrální nervové soustavy jsou generovány výhradně v prenatální fázi života a posléze ještě po krátkou dobu ve fázi postnatální.

Pro mnohé laiky, ale i některé odborníky je tak častým překvapením, že mozek vytváří své buňky neustále a po celý život.

Na rozdíl od výše uvedených populárních mýtů se za veřejnou propagaci tohoto mýtu nemusí nikdo zásadním způsobem stydět. Idea žádných nových neuronů byla jednou ze zákládajících idejí neurovědy.

Neurovědecká komunita byla o tomto faktu neochvějně přesvědčena více než 100 let a téměř 40 let trvalo vyvrácení této myšlenky, jelikož neurovědci stále tvrdošíjně odmítali důkazy o existenci nových neuronů v mozcích dospělých zvířat.

Není tak náhodou, že většina současných vědců k tomuto přesvědčení nyní odkazuje jako k centrálnímu dogmatu neurovědy.

V současné době jsou nově vzniklé neurony studovány ve vztahu k paměti, učení, stresu, spánkové deprivaci, závislostem, schizofrenii, depresi, Alzheimerově chorobě a dalším. Tyto studie a jejich závěry by však nikdy nevznikly bez prvotního impulsu, který zadal Joseph Altman.

Historie nových neuronů

První závěry zpochybňující toto staré neurovědecké dogma byly předloženy neurovědecké komunitě v roce 1962. Série článků, jejichž hlavním autorem byl Joseph Altman, předložila důkazy o vzniku a existenci nových buněk v centrální nervové soustavě dospělých savců.

K závěru, že v dospělém mozku může docházet k neurogenezi, přivedl Altmana objev několika označených neuronů při analýze koronárních řezů talamu, hippokampu a olfaktorického bulbu dospělých potkanů. Ve svých experimentech Altman využíval autoradiografického pozorování buněk, které byly označeny [3H]-thymidinem, jenž byl začleněn do DNA dělících se buněk.

Na základě takovýchto označení byl Joseph Altman schopen určit místo a čas „zrození“ nových buněk mozku. V dalších letech (především pak v období 1965–1969) se Altmanova

vědecká kariéra přednostně orientovala na téma vzniku nových neuronů v mozcích dospělých savců. Ve většině svých experimentů využíval potkany, ale během roku 1967 rozšířil své závěry o existenci nových neuronů na mozek morčete a posléze kočky.

Dalším důležitým průkopníkem neurogeneze byl Michael Kaplan. V rozmezí let 1977 a 1984 představil několik svých závěrů, které dokumentovaly nejen existenci nových mozkových buněk, ale přímo vznik neuronů.

Kaplan tak doložil, že se v mozku potkana opravdu objevují nové neurony, jelikož tyto buňky vykazovaly charakteristické rysy neuronu (dendrity a axony), jež jsou značně odlišné od rysů tzv. gliových buněk mozku, jako jsou astrocyty nebo oligodendrocyty.

Během následujících let Michael Kaplan představil další studie dokazující vznik nových neuronů v mozcích potkana (např. ve vizuálním laloku a neokortexu), ovšem nejdůležitější studii, která ho do jisté míry stála kariéru, publikoval v roce 1983.

V tomto roce Kaplan na základě svých výzkumů představil zrod nových buněk v mozku dospělého primáta.Své důležité a neopomenutelné místo v historii neurogeneze mají také Steven Goldman a Fernando Nottebohm, kteří v roce 1983 publikovali studii, v níž doložili existenci nových neuronů u kanárků.

Neprolomení dogmatu

Ačkoli bezesporu zajímavé a neopomíjené, výše uvedené studie dokumentující nové neurony nebyly schopny prolomit zásadní neurovědeckou doktrínu tvrdící, že se nové neurony v dospělých mozcích nerodí. Neurovědecká komunita stále zaujímala velmi skeptický postoj vůči myšlenkám a důkazům o existenci nových neuronů u dospělých savců.

Vědecká komunita se však musela s doloženými novými neurony nějak vypořádat. Byla do jisté míry ochotna přijmout možnost existence nových neuronů, ale pouze u specifických obratlovců – ptáků, ryb a velmi omezeného počtu savců (jako např. u hlodavců).

Naprosto však neuznávala možnost nových neuronů u většiny dospělých savců a už vůbec ne u dospělých primátů a člověka.

Každý důkaz nových neuronů byl tedy doplněn tzv. ad hoc hypotézou, která důkladně vyladila vědecké důkazy s obecným přesvědčením.

U důkazů o nových neuronech u ptáků bylo jednoduše konstatováno, že to nejsou savci, tudíž v jejich případě může k proliferaci nových neuronů docházet. Obdobná hypotéza byla použita i v případě objevu nových neuronů u ryb.

Nález u savců, jako jsou morčata a kočky, byl okomentován tak, že k neurogenezi může docházet u specifických malých, nižších a masožravých živočichů. Problém skýtali potkani, kteří vyžadovali o něco sofistikovanější argument.

V jejich případě bylo řečeno, že potkani nikdy nepřestanou růst, tudíž se nikdy nestanou dospělými, a jak je známo, v počátcích postnatální fáze stále k neurogenezi dochází. U vyšších živočichů – například u primátů či člověka – však k neurogenezi nedochází.

Každý správný příběh potřebuje zápornou postavu. V historii neurogeneze je za tento záporný charakter považován Pasko Rakic, ve své době i dnes zřejmě jeden z největších specialistů na mozek primátů.

Tento průkopník ve výzkumu vývoje mozků primátů předložil v roce 1985 dvě důležité studie, které znovu obnovily víru v dogma žádných nových neuronů.

Zmíněné studie navazovaly na jeho práci z roku 1974, v níž Rakic původně tvrdil, že žádné nové neurony v mozcích primátů nemohou vzniknout.

V roce 1985 tato zásadní autorita neurovědeckého výzkumu primátů potvrdila, že na žádném důležitém místě v mozku, které bylo v předchozích studiích spojeno se zrodem či pozorováním nových neuronů (hippokampus, neokortex, olfaktorický bulbus, motorický a vizuální kortex), nebyly spatřeny žádné nové buňky, jež by svými rysy odpovídaly neuronům.

Po zveřejnění Rakicova článku opadl zájem o studium nových buněk v mozku a byl ustálen obecný závěr, že veškeré neurony u primátů (tedy také u člověka) jsou generovány pouze během prenatální fáze života a v počátcích fáze postnatální.

Finální důkaz a pád dogmatu

Dnes už víme, že se Pasko Rakic mýlil. V pozdějších letech byl sám nucen přehodnotit svá přesvědčení a přidat se k vlně zastánců postnatální neurogeneze. Podle některých však ještě dluží vysvětlení svých předchozích výsledků.

To, že dospělý mozek vytváří nové neurony, bylo uspokojivě dokázáno a vědeckou komunitou plně přijato až v roce 1998. Švédský tým situovaný okolo Petera S. Erikssona při pitvě objevil nové neurony v mozcích několika dospělých pacientů postižených rakovinou.

Jedním z dílčích závěrů této studie bylo, že si lidský hippokampus uchovává schopnost během života generovat nové neurony.

Erikssonův důkaz rozhodl veškeré dohady ohledně existence či neexistence nových neuronů v dospělém mozku a stal se oním „posledním“ hřebíčkem do rakve obecně přijímaného dogmatu.

Žádný nový mýtus

O tom, že pád tohoto dogmatu otevřel zcela nové a nyní velmi úspěšné neurovědecké téma lidské neurogeneze, není žádného sporu.

Ovšem někdo by si na základě tohoto výkladu historie mohl mylně vyložit, že neurovědecká komunita se chovala značně iracionálně, když při prvních důkazech automaticky nepřijala existenci nových neuronů v dospělých mozcích. To je velmi nebezpečná myšlenka, která by mohla vytvořit další nepravdivý mýtus.

Pokud filosofii neoddělitelně doprovází pochybování o jsoucnu, pak vědu neoddělitelně doprovází postoj racionálního skepticismu, na jehož základě není možné automaticky přijmout, že veškeré dospělé mozky generují nové neurony, když nalezneme nové neurony v mozcích dospělých potkanů.

Stanovit takovýto závěr by bylo značně naivní a pro svědomitou empirickou disciplínu zcela nemožné. Na historii neurogeneze tedy není vhodné nahlížet jako na historii vědeckého iracionalismu a obhajování dogmatické myšlenky, ale spíše je vhodné ji považovat za příklad tvrdošíjného vědeckého skepticismu.

O autorovi| Mgr. Marek Havlík, Ph. D., Národní ústav duševního zdraví, VP3

Diskuze

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *