Иммунологическая привилегия мозга
Трансплантация - пересадка различных органов уже вступила в зрелый период своего развития. Из лабораторного метода изучения регенераторных свойств тканей она переросла в способ лечения различных заболеваний путем восстановления нарушенной структурной организации. История медицины насчитывает тысячи выполненных в различных клиниках пересадок почек, сотни случаев трансплантации печени, десятки пересадок сердца. Исходы этих операций не всегда утешительны. Основной причиной отторжения чужого донорского органа является иммунологическая несовместимость пересаживаемой ткани и соответствующей ей ткани, так называемый трансплантационный иммунитет. Подавление трансплантационного иммунитета решило бы проблемы пересадок органов, открыло бы широкие возможности для спасения многих человеческих жизней. Пока, к сожалению, эффективность всех известных способов преодоления реакции отторжения оставляет желать лучшего.
Существует лишь один иммунологически привилегированный орган, для которого проблемы трансплантационного иммунитета практически не существует. Это - головной мозг. Причин здесь несколько. Во-первых, отсутствие в мозге лимфатических узлов, являющихся основным источником клеток иммунной системы; во-вторых, особое строение стенок сосудов и желудочков головного мозга, создающее так называемый гематоэнцефалический барьер, препятствующий воздействию иммунной системы: в-третьих, отсутствие (или наличие в крайне незначительном количестве) на мембране нейронов в отличие от всех других видов клеток специальных белковых молекул, кодируемых генами гистосовместимости, которые определяют "чужака" в пересаженной ткани и отторгают ее.
Эти обстоятельства побудили исследователей заняться изучением возможности трансплантации нервной ткани для лечения заболеваний мозга, связанных с дегенерацией определенных групп нейронов. Многочисленные эксперименты показали, что для успешного осуществления пересадок нервной ткани важны два фактора: возраст донора - животного, от которого берутся нейроны для трансплантации, и хорошее кровоснабжение мозга у реципиента - животного, которому пересаживают мозговую ткань.
Еще в 1940 году сотрудник Оксфордского университета в Англии У. Гро Кларк осуществил успешную пересадку эмбриональных нейронов коры мозга в боковые желудочки мозга новорожденных крольчат. С тех пор исследования по трансплантации эмбриональной нервной ткани в мозг взрослых животных успешно развиваются. Среди многих ученых, занимающихся этой проблемой, следует отметить внесших большой вклад в ее решение - советского исследователя Л. Полежаева, шведа А. Бьерклунда, американцев Г. Даса, Дж. Альтмана и Р. Лунда, англичанина А. Файна. Их работы составили канву тех знаний о трансплантации нервной ткани, на основе которых сейчас успешно разрабатываются экспериментальные способы лечения нервно-психических заболеваний.
Первой моделью, на которой изучалась возможная эффективность трансплантации нейронов, была болезнь Паркинсона. Она вызывалась у крыс введением 6-гидро-ксидофамина или электрическим разрушением дофаминергических нейронов черной субстанции. Пересадка таким животным кусочка мозга эмбрионов, взятых из соответствующей зоны, приводила к исчезновению позиционной асимметрии у больных крыс. У. Фрид и Р. Уайет из Национального института неврологии (США) обнаружили, что пересадка клеток мозгового вещества надпочечников также устраняет у крыс признаки паркинсонизма. Оказывается, извлеченные из надпочечников клетки способны продуцировать, помимо присущего им адреналина, и дофамин, что восполняет дефицит медиатора при болезни Паркинсона.
А. Бьерклунд и Ф. Гейндж из Каролинского университета в Стокгольме пересаживали кусочки эмбрионального мозга, содержащие холинергические нейроны, крысам с экспериментальной болезнью Альцгеймера, вызванной уничтожением ацетилхолиновых нервных клеток, с помощью введения в соответствующие структуры мозга иботеновой кислоты. Иботеновая кислота избирательно разрушает нейроны, содержащие ацетилхолин, оставляя неповрежденными нервные клетки, синтезирующие другие медиаторы. Трансплантация, осуществленная шведскими учеными, оказалась успешной - симптомы болезни Альцгеймера устранялись.
Хорошие результаты, полученные в опытах с трансплантацией эмбрионального мозга при экспериментальных болезнях Паркинсона и Альцгеймера, побудили ученых попробовать применить пересадку нервной ткани для лечения нейрозндокринных заболеваний, возникающих из-за недостаточности тех или иных мозговых гормонов.
Д. Гаш и Дж. Сладек из Школы медицины и стоматологии Рочестерского университета трансплантировали кусочки эмбрионального гипоталамуса в желудочки мозга крыс с наследственной формой несахарного диабета. Несахарный диабет вызывается низким содержанием вазопрессина - гормона гипоталамуса, регулирующего водно-солевой обмен в организме. Чрезмерная жажда и усиленное выведение мочи способствуют избыточному накоплению сахара в организме, что приводит к серьезным расстройствам деятельности различных органов. В 25 процентах случаев ученые наблюдали улучшение состояния. При гистологическом исследовании, проведенном через 6 месяцев после операции, в пересаженном участке было обнаружено большое количество нейронов, синтезирующих вазопрессин.
Положительные результаты были зарегистрированы также при трансплантации гипоталамуса мышам, у которых моделировали синдром Калмэна - наследственную болезнь, характеризующуюся тем, что у мужских особей не наступает половое созревание. Такая патология обусловлена отсутствием специфического фактора, стимулирующего синтез мужского полового гормона - тестостерона, определяющего полноценное развитие мужских половых желез. Д. Кригер и М. Гобсон из Медицинской школы Маунт-Синай в Нью-Йорке совместно с Г. Чарлтоном из Оксфордского университета пересаживали больным животным участки эмбрионального гипоталамуса, содержащего вышеуказанный фактор. Через два месяца половые железы мышей созревали и начинали продуцировать нормальные сперматозоиды. Проведенное исследование мозга показало наличие в трансплантированных зонах множества клеток, продуцирующих тестостерон-высвобождающий фактор.
Иммунологическая толерантность мозга может оказаться полезной и при лечении заболеваний, причиной которых служит гормональная недостаточность, локализованная вне мозга. При этом ученые предполагали, что гормоны, продуцируемые эндокринными клетками, пересаженными в мозг, могут достигать своей цели путем диффузии в кровеносные сосуды нервной ткани, оттуда в спинномозговую жидкость и опять в кровяное русло других органов.
Остроумная идея была подтверждена Ч. Помератом и его сотрудниками в Алабамском университете (США). Они пересаживали мозговое вещество надпочечников от эмбриональных крысят взрослым животным, у которых предварительно удалялись надпочечные железы. Трансплантанты приживались, их клетки созревали и через восемь месяцев полностью компенсировали гормональную недостаточность, возникшую вследствие удаления надпочечников. В Кембриджском университете А. Файн и в университете провинции Британская Колумбия в Канаде Ва Юн Цзе и Дж. Тай показали эффективность пересадки в мозг при экспериментальном сахарном диабете клеток поджелудочной железы, вырабатывающих инсулин.
Успешные пересадки нервной ткани, проведенные на лабораторных животных (мышах, крысах), побудили ученых начать эксперимент с обезьянами. Недалек тот день, когда мир, возможно, станет свидетелем трансплантации мозга у человека. Технически, по мнению многих авторитетных хирургов, это вполне выполнимо. Но прежде чем к этому приступить, предстоит решить много еще неизвестных вопросов структурно-функциональной организации мозга.
Нейробиология сейчас вступает в период своего расцвета. Фрэнсису Крику - крупному английскому биологу, лауреату Нобелевской премии за открытие структуры основного вещества наследственности - ДНК, принадлежат слова, являющиеся путеводной звездой ученых в их трудных поисках: "Нет области науки более жизненно важной для человека, чем исследование его собственного мозга. От нее зависит все наше представление о Вселенной".
