Флойд Блум - Мозг, разум и поведение

От биологии к патологии

Оценка патологии мозга по данным точного анализа изменений в медиаторах — по их количеству и динамике в ходе болезни — стала важной областью исследований. Нейрохимическая патология как научная дисциплина сосредоточила внимание в первую очередь на нехватке какого-либо медиатора как показателе болезни и на замещении недостающего медиатора как методе лечения. В случае шизофрении имеющиеся факты позволяют думать, что ключом к лечению может быть снижение чрезмерной активности дофаминовой системы. Однако в случае болезни Альцгеймера попытки подобрать препараты, которые заменили бы все недостающие медиаторы системы, едва ли могут привести к успеху. Поэтому следует подумать и об иных способах лечения расстройств центральной нервной системы.

Некоторые альтернативные концепции патологии. Причиной некоторых патологических состояний может быть «простой» дефицит или избыток известного или еще не обнаруженного медиатора. Но расстройства центральной нервной системы могут возникать и тогда, когда сами медиаторы аномальны и передают неверные сигналы. Это может повлечь за собой изменения в активности нейронов, приводящие к симптомам заболевания. Нетрудно представить себе, как могут возникнуть аномальные медиаторы. Разрыв в нормальной цепи ферментативных реакций, например, может привести к тому, что вместо одного вещества (аминокислоты, моноамина или пептида) будет синтезироваться другое, необычное. Стоит измениться или выпасть одному основанию в ДНК соответствующего гена, и изменится образующаяся мРНК, что может привести к существенному изменению нейропептида, а тем самым и сигнала, который он передает постсинаптическим клеткам.

Вы, возможно, замечали, что всякий раз, когда речь заходит о специфических расстройствах поведения, мы вспоминаем о дивергентных системах с одним входом. Используемые в этих системах медиаторы были открыты в числе первых и поэтому изучены лучше других. Кроме того, для их детального исследования был разработан целый ряд экспериментальных методов. Однако мы вновь обращаемся к ним по другой, более интересной причине: дело в том, что эти медиаторы могут использоваться в терапии независимо от того, связана ли болезнь с изменением их функции.

Сильно разветвленная структура дивергентных сетей с одним входом означает, что относительно немногочисленные нейроны имеют возможность контролировать множество других нервных клеток. Поэтому в случае каких-либо нарушений нормальной синаптической передачи в этих сетях (в результате болезни или фармакологических воздействий) реактивность многих мишеней будет усилена или ослаблена. Таким образом, медиаторы могут не быть первопричиной патологии даже при таких нарушениях, при которых препараты, влияющие на такие сети, частично восстанавливают их функцию. Лекарства могут всего лишь обеспечивать общее улучшение взаимодействий между нейронами. Источником патологии может быть практически любое звено в процессе регуляции количества медиатора, высвобождаемого для передачи каждого импульса, так же как и любое изменение в реактивности постсинаптических клеток-мишеней. Патологический процесс может также быть связан с нарушением каких-то зависимостей, определяющих скорость синтеза нужного медиатора и поддержание его запасов. Кроме того, мы еще мало что знаем о факторах, регулирующих рост мозговых нейронов, который происходит даже у взрослого человека. Но и они в конце концов будут подвергнуты экспериментальному анализу.

В настоящее время все чаще и чаще высказываются предположения о роли еще одного патологического механизма, который сейчас трудно, а может быть, и невозможно исключить из числа вероятных причин. Речь идет о нераспознанных латентных вирусных инфекциях. У нейронов, по-видимому, имеются поверхностные молекулы, очень сходные с рецепторами на поверхности лейкоцитов, циркулирующих в кровяном русле и вырабатывающих антитела. У лейкоцитов эти рецепторы распознают чужеродность вторгшегося инфекционного агента и мобилизуют другие лейкоциты для совместных действий по его уничтожению или по развитию иммунной реакции. У нейронов сходные рецепторы могли бы обеспечивать вирусам временное убежище на поверхности клетки, а может быть, и внутри нее, прежде чем они смогут быть уничтожены в результате иммунных процессов. Возможно, например, что вирус бешенства проникает в мозг потому, что он первоначально присоединяется к ацетилхолиновым рецепторам мышечных клеток.

Невидимая патология. Любая из этих предполагаемых причин могла бы привести к развитию болезни, происхождение которой неизвестно. Основная проблема заключается не в том, чтобы строить догадки по поводу того, каким образом нормальные физиологические процессы могли бы быть нарушены, а в том, чтобы выяснить, действительно ли они нарушены и как именно. Распознать изменения на молекулярном уровне — например, выявить аномальный вариант редкого медиатора или аномальные факторы роста в мозгу человека — с помощью современных методов пока невозможно.

Следует отметить также, что некоторые расстройства ЦНС, особенно те, которые могут появляться и исчезать, не обязательно должны быть связаны с аномалиями «жестких» механизмов — например, нейронных сетей или медиаторов. Вполне возможно, что происходят какие-то сбои в «гибких» механизмах — в программах последовательного анализа, синтеза и сравнения информации. Пока об этих процессах не известно почти ничего, кроме их конечного результата. Это предположение в настоящее время еще нельзя проверить, а непроверенные идеи, к сожалению, полезны лишь тогда, когда их можно сформулировать в виде гипотез, доступных для экспериментальной проверки.

От клеточной патологии к лечению

Что принесет нам будущее в смысле более четкой диагностики тех болезней центральной нервной системы, причины которых пока неизвестны? Сможем ли мы избирательно воздействовать на них и каковы могут быть меры профилактики? Наука о нервной системе вступает в период новых возможностей. В растущей шеренге вновь обнаруженных мозговых пептидов большинство еще плохо изучено, и пока нет точных данных об их количествах у здоровых людей, не говоря уже о больных с мозговыми расстройствами. В худшем случае окажется, что они вообще не имеют отношения к этим расстройствам. Может быть, знание количественных показателей поможет медикам дифференцировать болезни, объединяемые ныне по сходству симптомов, такие как шизофрения, аффективные расстройства, двигательные нарушения, слабоумие, эпилепсия и др. Если внутри этих категорий удастся распознать действие различных биологических факторов, можно будет, вероятно, выделить разные подтипы. Это в свою очередь привлечет внимание исследователей к разнообразию причин и способов лечения, различным мерам профилактики и различным гипотезам относительно процессов, лежащих в основе заболевания.

Несомненно, именно эти перспективы заставляют разочарованных неудачами клиницистов все-таки следить за достижениями в области изучения нейромедиаторов. Некоторые из наиболее мощных новых методов [таких, как позитронноэмиссионная трансаксиальная томография (ПЭТТ) или ядерный магнитный резонанс], выявляющих изменения метаболизма, кровотока, электрофизиологических или эндокринных функций в процессе мышления, могут помочь в диагностике функциональных нарушений и в определении их анатомической локализации. Однако мы еще не имеем никакого представления о том, каким образом события молекулярного уровня преобразуются в действия, которые мы приписываем работающему мозгу. Нужно выявить эти связи, если мы хотим узнать, действительно ли молекулярные события могут приводить к специфическим мозговым расстройствам и как это происходит.

Замещение поврежденных частей мозга. Если перейти к более отдаленной перспективе, можно предположить, что когда-нибудь неисправные или дегенерирующие участки мозга удастся заменять путем пересадки эмбрионального или периферического нейронного материала непосредственно в ту часть мозга, где имеется повреждение. Уже осуществлена трансплантация клеток мозгового вещества надпочечника, выделяющих катехоламины, в хвостатое ядро подопытных животных, а также людей, страдающих паркинсонизмом. Пересадка нервной ткани была основной темой целой серии экспериментов на животных, однако условия, необходимые для успешного применения этого метода в клинике, еще не выяснены. Экспериментальные исследования позволяют предположить, что некоторые наследственные аномалии гипоталамических нейронов поддаются лечению путем пересадки небольших фрагментов нормальной ткани гипоталамуса от совместимого животного-донора. Однако источники материала для пересадок в мозг человека, вероятно, никогда не станут легко доступными (если не считать некоторых видов железистой ткани, например мозгового вещества надпочечников, и диффузной нервной ткани кишечника).