Загадковий NGF
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Кілька мільярдів нервових клітин – нейронів, наділених здатністю приймати, зберігати і передавати інформацію, утворюють людський мозок. Вони з’єднуються один з одним за допомогою довгих відростків – аксонів, які можна було б уподібнити електричним проводам, якби разом з електричними сигналами вони не передавали ще й хімічні. По суті справи, аксон це циліндрична трубка, що закінчується «терміналом» – синапсом, де різного роду речовини виходять з аксона або ж проникають в нього. Але який механізм утворення цих найскладніших пристроїв? Як встановлюється зв’язок між нейронами? Що несуть в собі хімічні вісники, що посилаються і приймаються нейронами через аксони і синапси?
Може статися, на ці питання не так вже й довго чекати відповіді. Нещодавно було виявлено особливу речовину, що викликає інтенсивне зростання нервових клітин. Вона отримала назву NGF – від англійського «nerve growth factor», що означає «фактор, який призводить зростання нервової тканини».
Вчені знайшли NGF в багатьох клітинах. Коли з’ясувалося, що він діє вкрай вибірково і впливає на зростання тільки нервових і ніяких інших клітин, його спробували виділити в чистому вигляді. В результаті і була виявлена його хімічна формула.
З’ясувалася маса подробиць. NGF надає один і той же вплив на нервові клітини всіх ссавців. Він не викликає появи нових нейронів, але дозволяє тим з них, що зазвичай гинуть під час ембріонального розвитку, вижити і досягти нормальних розмірів. Антитіла, вироблені в організмі мишей на NGF майже повністю припиняють зростання нервової тканини. У той же час вони не впливають на інші клітини.
Свого часу висувалися три гіпотези, що намагаються пояснити цей механізм. Перша стверджує, що в кожному нейроні є генетична програма, що диктує йому, куди саме слід направляти відростки-аксони. Відповідно до іншої аксони ростуть за законом випадку, але ті, що якимось чином приходять в потрібне місце, зберігаються, а всі інші – відмирають. І, нарешті, третя гіпотеза побудована на припущенні, що утворення нейронної мережі підпорядковане впливу як генного механізму, так і зовнішніх чинників.
Перша гіпотеза здається найменш імовірною: дуже серйозні міркування говорять проти чисто генетичного розвитку відростків – для цього нейрон мав би володіти інформацією, що перевищує ту, що здатні нести в собі молекули ДНК. Другий шлях здається занадто довгим і марнотратним – чи природа може піти на такі безглузді витрати матеріалу і енергії. Третя гіпотеза виглядає найбільш привабливою, але «зовнішні чинники», якими вона оперує, важко собі уявити. Правда, відомий іспанський нейрофізіолог Рамон-і-Кахал висунув ідею про хімічні сигнали, що випускаються тими органами, до яких, згідно із загальним планом нервової системи, повинні підійти нервові закінчення від інших нейронів, сигналів, що як би підманюють до цієї точки зростаючі аксони. Він назвав такий механізм нейротропізмом. Але довгі роки ніхто всерйоз не ставився до цього припущення, тому що не існувало ніяких шляхів простежити подібний процес в розвиненому ембріоні.
Відкриття NGF дозволило перевірити гіпотезу Рамон-і-Кахала. З’ясувалося, що аксони дійсно ростуть в тому напрямку, в якому зростає концентрація NGF. Більш того, як тільки відросток, ведений хімічним компасом, досягне заданої точки та утворює місце контакту – синапс, через нього починає надходити в нейрон все той же NGF.
Експерименти показали, що якщо цей потік штучно призупинити, то аксон відмирає. Варто ж додати кілька NGF ззовні, як нервовий відросток знову повстає з мертвих.
Але ще більш дивна здатність NGF перетворювати в нервові клітини самі звичайні, що не володіють властивостями зберігати і передавати інформацію, наприклад клітини надниркової залози. Вражаюче, що NGF виробляється і залозою, що виробляє отруту у змій, і слинні залози гризунів, хоча, здавалося б, ніякого зв’язку з нейронними мережами ці органи не мають.
Запитань поки що більше, ніж відповідей, але вже зараз ясно, що фактор, що викликає зростання нервової тканини, зіграє чималу роль в розгадці будови мозку і, мабуть, дозволить отримати нові ефективні і гостронаправлені медичні препарати, що вибірково впливають на нервові клітини.
Довгі нитки білкових молекул, що утворюють NGF, можуть виявитися ниткою Аріадни для тих вчених, які досліджують нейтронні переплетення мозку. Правда, на відміну від легендарного Тезея сучасні нейрофізіологи прагнуть не вибратися з лабіринту, а, навпаки, проникнути в нього.
Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка
При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту pavelchaika1983@gmail.com або у Фейсбук.