NEUROGENÉZA: CHARAKTERISTIKA A REGULÁCIA - NEUROPSYCHOLOGY - 2025

Neurogeneze je zrod nových neurónov z kmeňových buniek a progenitorových buniek. Vyskytuje sa počas embryonálneho vývoja, keď sa vytvára nervový systém. Nedávne dôkazy ukázali, že neurogenéza pokračuje u dospelých primátov a ľudí.

Neuróny sú funkčnými zložkami nervového systému a sú zodpovedné za spracovanie a prenos informácií. Na rozdiel od toho, čo sa dlho myslelo, dospelý nervový systém môže vytvárať nové neuróny, to znamená, že má určitú schopnosť regenerácie, takže nová produkcia neurónov sa neobmedzuje iba na embryonálny a novorodenecký život.

Všetky cicavce majú bunky, ktoré sa replikujú v mnohých orgánoch a v niektorých prípadoch, najmä v krvi, koži a čreve, kmeňové bunky existujú po celý život, čo prispieva k rýchlej výmene buniek.

Napríklad črevo úplne regeneruje svoje bunky každých 10,7 rokov. Regenerácia nervového systému, konkrétne mozgu, je omnoho obmedzenejšia, to však neznamená, že neexistuje.

Charakteristika neurogenézy

neurón

Hmyz, ryby a obojživelníky dokážu replikovať nervové bunky po celý život. Výnimkou z tohto pravidla samoopravenia a nepretržitého rastu bol mozog cicavcov a miecha.

Dnes vieme, že toto dlhodobo akceptované obmedzenie nie je úplne pravda, pretože v mozgu existujú dobre diferencované oblasti, ktoré môžu počas života generovať nové neuróny.

V mozgu dospelého človeka sú teda po celý život nervové kmeňové bunky, ktoré sa môžu rovnako ako vo vyvíjajúcom sa mozgu obnovovať a vytvárať nové neuróny, astrocyty a oligodendrocyty.

V týchto oblastiach mozgu dospelého cicavca (zubný gyrus a subventrikulárna oblasť) sa nachádzajú bunky s mitotickou aktivitou, ktoré možno rozdeliť do dvoch skupín:

Kmeňové alebo kmeňové bunky

Sú to bunky, ktoré sa dokážu donekonečna deliť a diferencovať na rôzne typy špecializovaných buniek s bunkovým cyklom dlhším ako 28 dní.

Neurálne progenitorové bunky

S 12-hodinovým bunkovým cyklom sú nervové bunky s obmedzenejšou schopnosťou samoobnovy a expanzie a majú potenciál diferencovať sa na niekoľko typov neurónov.

Neuronálnymi progenitormi a gliovými progenitormi by boli bunky odhodlané diferencovať sa iba na neuróny alebo glie. Nervové progenitory určené pre konkrétny typ neurónov by mohli byť ideálnym náhradným nástrojom na liečbu poškodeného centrálneho nervového systému.

Regulácia neurogenézy v mozgu dospelých

Neurogenéza v mozgu dospelých je pozitívne alebo negatívne regulovaná rôznymi mechanizmami. Okrem toho sa na takejto regulácii podieľajú interné a externé faktory.

Interné faktory zahŕňajú expresiu génov, molekúl, rastových faktorov, hormónov a neurotransmiterov; vek je ďalším vnútorným faktorom podieľajúcim sa na neurogenéze. Medzi vonkajšie faktory patria environmentálne a farmakologické stimuly.

- Vnútorné faktory

Genetický a molekulárny

Medzi genetické faktory, ktoré indukujú neurogenézu a embryonálnu morfogenézu, je možné uviesť expresiu génov. Tieto gény sa tiež podieľajú na regulácii proliferácie a diferenciácie buniek v neurogénnych oblastiach mozgu dospelých.

Niektoré z týchto génov sú exprimované v rôznej miere v zárodočných oblastiach mozgu dospelých v reakcii na podnety alebo lézie v tejto oblasti.

Rastové faktory

Expresia rôznych rastových faktorov, ako je neurotrofický faktor odvodený z mozgu (BDNF) zapojený do regulácie osudu buniek, môže určiť veľkosť neurónovej alebo gliálnej populácie, a to ako vo vyvíjajúcich sa mozgoch, tak aj v mozgu dospelých.

Tieto faktory sú nadmerne exprimované v rôznych neurodegeneratívnych modeloch, ako je Alzheimerova choroba alebo Parkinsonova choroba, kde sa podieľajú ako ochranné faktory proti poškodeniu neurónov alebo ako indukčné faktory počas generovania a diferenciácie nových buniek, ktoré nahradia poškodené bunky.

V tejto súvislosti sa ukázalo, že intracerebroventrikulárne podávanie mozgového neurotrofického faktora (BDNF) zvyšuje neurogenézu čuchovej cibule a hippocampu.

Môžeme teda konštatovať, že tieto rastové faktory stimulujú neurogenézu v mozgu dospelých.

neurotransmitery

V súčasnosti je známe, že rôzne neurotransmitery sa zúčastňujú ako faktory, ktoré regulujú neurogenézu v mozgu dospelých. Medzi najviac študované patria glutamát, serotonín (5-HT), norepinefrín a dopamín.

Glutamát je považovaný za najdôležitejší neurotransmiter pre funkciu mozgu. Je známe, že reguluje neurogenézu v hippocampe dospelých zvierat.

Účasť 5-HT na neurogenéze bola preukázaná v niekoľkých štúdiách, takže inhibícia jeho syntézy nám umožnila vidieť zníženie proliferácie v hippocampu aj v subventrikulárnej zóne (ZSV) potkanov.

Noradrenergický systém je ďalší zapojený do neurogenézy v mozgu dospelých. Inhibíciou uvoľňovania noradrenalínu sa preukázalo, že proliferácia buniek v hippocampe klesá.

Nakoniec je dopamín ďalším dôležitým neurotransmiterom, ktorý sa podieľa na regulácii neurogenézy v subventrikulárnej zóne aj v hippocampu mozgu dospelých. Experimentálne sa ukázalo, že pokles dopamínu znižuje tvorbu nových neurónov, a to tak v subventrikulárnej oblasti, ako aj v dentálnom gyre hipokampu.

hormóny

Niektoré štúdie naznačujú, že ovariálne steroidy, ako aj endogénne estrogény, majú stimulačný účinok na proliferáciu buniek. Steroidy nadobličiek, ako sú kortikosteroidy, však potláčajú proliferáciu buniek v oblastiach, ako je napríklad zubný gyrus hipokampu.

Štúdia na potkanoch ukazuje, že miera neurogenézy sa počas tehotenstva zvyšuje o 65% a dosahuje svoj maximálny vrchol tesne pred pôrodom, čo sa zhoduje s hladinami prolaktínu.

Vek

Vek je známy ako jeden z najdôležitejších vnútorných faktorov pri regulácii neurogenézy v mozgu.

Neurogenéza v vyvíjajúcom sa mozgu je veľmi vysoká, ale keď sa dostávame do dospelosti a veku, drasticky klesá, aj keď úplne nezmizne.

- Vonkajšie faktory

ekologický

Neurogenéza nie je statický biologický proces, pretože jej rýchlosť je premenlivá a závisí od prostredia. O fyzickej aktivite, obohatenom prostredí, obmedzení energie a modulácii neurónovej aktivity je známe, že okrem iných faktorov pôsobia ako pozitívne regulátory neurogenézy.

Zvieratá žijúce v obohatenom prostredí vykazujú zvýšenú neurogenézu v gyruse dentate. U zvierat, ktoré žijú v stresových podmienkach alebo v zle obohatenom prostredí, je však neurogenéza v tejto oblasti znížená alebo úplne inhibovaná.

Okrem toho zmeny v hypotalamicko-hypofyzárno-nadobličkovej osi, vyvolané pretrvávajúcimi stresovými situáciami počas vývoja, znižujú tvorbu nových buniek v gyruse dentate. Je teda známe, že proliferácia buniek v gyruse dentate klesá v dôsledku účinku glukokortikoidov, ktoré sa uvoľňujú ako reakcia na stres.

Bolo teda pozorované, ako dobrovoľné cvičenie a obohatenie prostredia zlepšujú výkonnosť mladých a starých myší v Morrisovom vodnom bludisku (úloha testovať hippocampálne závislé učenie a pamäť).

Bolo tiež pozorované, že neurogenéza môže byť modulovaná spoločenským stavom zvierat a je pravdepodobne sprostredkovaná molekulami, ako je vyššie uvedený mozgový neurotrofický faktor.

A nakoniec, skúsenosti spojené so zlepšeným poznaním to pravdepodobne robia stimuláciou neurálnej siete hippocampu.

V skutočnosti je vzdelávanie závislé od hippocampu jedným z hlavných regulátorov neurogenézy (štúdia). Hippocampus je zodpovedný za vytváranie nových spomienok, deklaratívnej pamäte a epizodickej a priestorovej pamäte. Preto je proliferácia nových neurónov v tejto oblasti mozgu veľmi dôležitá.

Ako zvýšiť neurogenézu?

Po vysvetlení, čo je neurogenéza a aké faktory sú regulované, by ste sa mohli pýtať, či je možné niečo urobiť, aby sa zabránilo poklesu neurogenéznych charakteristík starnutia a stimulovalo sa vytváranie nových neurónov. Je to váš šťastný deň, pretože odpoveď je áno. Tu je niekoľko tipov, ako to urobiť.

cvičenie

Znížením neurogenézy, ktorá je typická pre starnutie, sa dá zabrániť fyzickým cvičením alebo zvrátiť. V skutočnosti starší dospelí, ktorí cvičia celý život, majú menej straty mozgového tkaniva ako sedaví jedinci.

Na druhej strane, fyzicky fit starší ľudia majú lepšie výsledky v kognitívnych testoch ako ich sedaví rovesníci (štúdia).

Obohatené prostredia

Neurogenéza dospelých je dynamicky regulovaná mnohými fyziologickými stimulmi.

Čítanie, učenie sa nových zručností, stretávanie sa s novými ľuďmi, hry a úlohy, ktoré si vyžadujú premýšľanie, koníčky, cestovanie alebo skúsenosti, ako napríklad mať deti, sú činnosti, ktoré predstavujú výzvu pre naše poznanie s následnou plasticitou mozgu a novou produkciou. neurónov.

Vyvarujte sa chronickému stresu

Stres je akútna a adaptívna reakcia na životné prostredie, ktorá nám pri mnohých príležitostiach pomáha riešiť problémy a uniknúť možným nebezpečenstvám.

Náš spôsob života plný práce a starostí však znamená, že sme s konštantnou a chronickou úrovňou stresu, ktorá nám, zďaleka nie je adaptívna, môže spôsobiť vážne fyzické a psychologické problémy.

Ukázalo sa, že tento chronický stres a jeho vysoké hladiny hormónov nadobličiek, ako je kortizol, spôsobujú smrť neurónov a potláčanie neurogenézy (štúdia).

Preto vyhýbanie sa stresu s alternatívami, ako je joga, relaxácia, dobrý odpočinok a hygiena spánku, by zabránilo tejto obávanej smrti neurónov spôsobenej chronickým stresom.

Dobre najesť

Jedlo nie je o nič menej dôležité. Ukázalo sa, že obmedzenie kalórií, prerušovaný pôst a strava s vysokým obsahom polyfenolov a polynenasýtených mastných kyselín prospieva kognitívnym procesom, nálade, starnutiu a Alzheimerovej chorobe.

Osobitná pozornosť sa venuje zlepšeniu štrukturálnej a funkčnej plasticity hipokampu, zvýšeniu expresie neurotrofických faktorov, synaptickej funkcie a neurogenéze dospelých (štúdia).

To neznamená, že nejete alebo že ste na diéte, ale nie je dobré jesť, kým nenafúknete alebo nebudete jesť spracované potraviny. Jedzte zdravo a s mierou.

Polyfenoly sa nachádzajú v potravinách, ako sú hroznové semená, jablká, kakao, ovocie, ako sú marhule, čerešne, čučoriedky, granátové jablká atď., A v nápojoch, ako je červené víno. Vyskytujú sa tiež v orechoch, škorici, zelenom čaji a čokoláde (horká čokoláda, nie mliečna čokoláda).

Polynenasýtené mastné kyseliny sú prítomné v mastných rybách (modré ryby), rybích olejoch a mäkkýšoch, ako aj v semenných olejoch a zelenej listovej zelenine.

Referencie

1. Gage, FH (2002). Neurogenéza v mozgu dospelých. The Journal of Neuroscience, 22 (3), 612-613.
2. Arias-Carrión, O., Olivares-Bañuelos, T. & Drucker-Colin, R. (2007). Neurogenéza v mozgu dospelých. Journal of Neurology, 44 (9), 541 - 550.
3. Zhao, C., Deng, W. & Gage, FH (2008). Mechanizmy a funkčné implikácie neurogenézy dospelých. Cell, 132 (4), 645-660.
4. Ming, GL & Song, H. (2011). Neurogenéza dospelých v mozgu cicavcov: významné odpovede a významné otázky. Neuron, 70 (4), 687-702.
5. Murphy, T., Pereira Dias, G. & Thuret, S. (2014). Účinky výživy na plasticitu mozgu v štúdiách na zvieratách a na ľuďoch: Pamätajte na medzeru. Neural Plasticity, 2014, 1-32.