Стволовые клетки и йод обеспечивают развитие мозга

Видео: Селен-эликсир молодости

У людей мозг больше, чем у многих млекопитающих.

Немецкие ученые исследовали, какие факторы обеспечивают это развитие и объяснили, почему недостаток йода при беременности может иметь фатальные последствия.

Высокоразвитые млекопитающие, такие как человек, имеют удивительно большой мозг и отличаются чрезвычайными умственными способностями.

У других млекопитающих, например, мышей, мозг в тысячу раз меньше. Решающим фактором является специфический тип стволовых клеток, так называемые базальные клетки-предшественники, из которых возникают нервные клетки мозга.

У человека эти клетки-предшественники окружены особой средой - внеклеточной матрицей, которая формируется самими размножающимися клетками. При этих условиях происходит увеличение коры головного мозга, отвечающей за речь и мышление. У мышей эта матрица отсутствует, и предшествующие клетки размножаться не могут. У них образуется меньшее количество нервных клеток, поэтому мыши имеют меньший мозг.



Ученые Дрезденского института Макса Планка (MPI) молекулярной цитологии и генетики выяснили, какие факторы вызывают это различие во время развития мозга. Вместе с коллегами института Фрица Липманна в Йене они изучали, может ли у мышей при определённом воздействии образоваться больше базальных предшествующих клеток. Для этого исследователи должны были имитировать соответствующие условия.

"Мы создали стволовым клеткам внеклеточную матрицу с помощью стимулирующего антитела", - говорит Денизе Штенцэль (Denise Stenzel), руководитель эксперимента. Это антитело активирует находящуюся на клеточной поверхности молекулу белка - интегрин. Благодаря такой стимуляции у мышей действительно возникает больше базальных клеток-предшественников - предпосылок для увеличения мозга.



Однако ученых заинтересовал еще один важный фактор: гормоны щитовидной железы, как известно, тоже влияют на увеличение числа нервных клеток. Поэтому исследователи блокировали образование этих гормонов у беременных крыс и проверили, действительно ли без гормонов щитовидной железы растет меньшее количество нервных клеток.

Оказалось, да.

У эмбриона возникла гораздо меньше клеток-предшественников и, следовательно, нервных клеток. Антитело в качестве замены матрицы не гарантировало, что сформируется достаточное количество клеток-предшественников, а их уменьшение может привести к деформации в дальнейшем развитии эмбриона.

"Мы смогли также объяснить значение йода для эмбрионального развития мозга на клеточном уровне ", - пояснила Штенцель. Для производства важных гормонов щитовидной железы тело нуждается в достаточном количестве йода. Дефицит йода в период беременности может вызвать ненормальное развитие мозга еще не родившегося ребенка.

Это возможное объяснение неврологического расстройства под названием кретинизм, которое сильно ухудшает умственные способности.

Для образования достаточного количества клеток, способствующих развитию мозга, необходима стимулирующая рост внеклеточная матрица в сочетании с гормонами щитовидной железы. "Человеческие стволовые клетки мозга производят от природы правильную среду, - обобщает Виланд Хуттнер (Wieland Huttner), директор Дрезденского института Макса Планка. - Поэтому, вероятно, люди получили в процессе эволюции больший мозг".