Загадочный NGF

Несколько миллиардов нервных клеток — нейронов, наделенных способностью принимать, хранить и передавать информацию, образуют человеческий мозг. Они соединяются друг с другом при помощи длинных отростков — аксонов, которые можно было бы уподобить электрическим проводам, если бы вместе с электрическими сигналами они не передавали еще и химические. По сути дела, аксон это цилиндрическая трубка, оканчивающаяся «терминалом» — синапсом, где разного рода вещества исходят из аксона или же проникают в него. Но каков механизм образования этих сложнейших устройств? Как устанавливается связь между нейронами? Что несут в себе химические вестники, посылаемые и принимаемые нейронами через аксоны и синапсы?

Может статься, на эти вопросы не так уж долго ждать ответа. Недавно было обнаружено особое вещество, вызывающее интенсивный рост нервных клеток. Оно получило название NGF — от английского «nerve growth factor», что означает «фактор, выбывающий рост нервной ткани».

Ученые нашли NGF во многих клетках. Когда выяснилось, что он действует крайне избирательно и влияет на рост только нервных и никаких иных клеток, его попытались выделить в чистом виде. В результате и была выявлена его химическая формула.

Выяснилась масса подробностей. NGF оказывает одно и то же воздействие на нервные клетки всех млекопитающих. Он не вызывает появления новых нейронов, но позволяет тем из них, что обычно погибают во время эмбрионального развития, выжить и достичь нормальных размеров. Антитела, выработанные в организме мышей на NGF почти полностью прекращают рост нервной ткани. В то же время они не влияют на другие клетки.

В свое время выдвигались три гипотезы, пытающиеся объяснить этот механизм. Первая утверждает, что в каждом нейроне есть генетическая программа, диктующая ему, куда именно следует направлять отростки-аксоны. Согласно другой аксоны растут по закону случая, но те, что каким-то образом приходят в нужное место, сохраняются, а все прочие — отмирают. И, наконец, третья гипотеза построена на предположении, что образование нейронной сети подчинено воздействию как генного механизма, так и внешних факторов.

Первая гипотеза кажется наименее вероятной: очень серьезные соображения говорят против чисто генетического развития отростков — для этого нейрон должен был бы обладать информацией, превышающей ту, что способны нести в себе молекулы ДНК. Второй путь кажется слишком долгим и расточительным — едва ли природа может пойти на такие нелепые траты материала и энергии. Третья гипотеза выглядит наиболее привлекательной, но «внешние факторы», которыми она оперирует, трудно себе представить. Правда, известный испанский нейрофизиолог Рамон-и-Кахал выдвинул идею о химических сигналах, испускаемых теми органами, к которым, согласно общему плану нервной системы, должны подойти нервные окончания от других нейронов, сигналах, как бы подманивающих к данной точке растущие аксоны. Он назвал такой механизм нейротропизмом. Но долгие годы никто всерьез не относился к этому предположению, потому что не существовало никаких путей проследить подобный процесс в развивающемся эмбрионе.

Открытие NGF позволило проверить гипотезу Рамон-и-Кахала. Выяснилось, что аксоны действительно растут в том направлении, в котором возрастает концентрация NGF. Более того, как только отросток, ведомый химическим компасом, достигнет заданной точки и образует место контакта — синапс, через него начинает поступать в нейрон все тот же NGF.

Эксперименты показали, что если этот поток искусственно приостановить, то аксон отмирает. Стоит же добавить некоторое количество NGF извне, как нервный отросток вновь восстает из мертвых.

Но еще более удивительна способность NGF превращать в нервные клетки самые обычные, не обладающие свойствами хранить и передавать информацию, например клетки надпочечной железы. Поразительно, что NGF вырабатывается и железой, производящей яд у змей, и слюнными железами грызунов, хотя, казалось бы, никакой связи с нейронными сетями эти органы не имеют.

Вопросов пока больше, чем ответов, но уже сейчас ясно, что фактор, вызывающий рост нервной ткани, сыграет немалую роль в разгадке устройства мозга и, видимо, позволит получить новые эффективные и остронаправленные медицинские препараты, избирательно воздействующие на нервные клетки.

Длинные нити белковых молекул, образующие NGF, могут оказаться ариадниной нитью для тех ученых, что исследуют нейтронные переплетения мозга. Правда, в отличие от легендарного Тезея современные нейрофизиологи стремятся не выбраться из лабиринта, а, наоборот, проникнуть в него.