Ангел и убийца. Микрочастица мозга, изменившая медицину

Донна Джексон Наказава, 2020

Новая книга автора бестселлера «Осколки детских травм» расскажет о революционном научном открытии, которое навсегда изменит подход к лечению болезни Альцгеймера, депрессии и других нарушений в работе мозга. Долгое время считалось, что роль микроглии – крошечной клетки мозга – второстепенна. Но недавние исследования доказали, что она поддерживает хрупкий баланс физического и душевного здоровья, а под воздействием стрессов, различных травм и вирусов провоцирует поражения мозга – от проблем с памятью и тревожных состояний до болезни Альцгеймера и депрессии. Однако в определенных условиях микроглия способна стать ангелом-спасителем, исцеляющим мозг. В этой книге известный научный журналист Донна Джексон Наказава не только рассказывает, как правильно «перезагрузить» микроглию, но и дает надежду на выздоровление миллионам людей. В формате PDF A4 сохранён издательский дизайн.

Глава 1

Случайный нейробиолог

Когда входишь в лабораторию Бет Стивенс в Бостоне, где она работает в должности адъюнкт-профессора неврологии в Бостонской детской больнице при Гарвардском университете, то первым делом видишь огромную белую доску. В центре ее находится подробный рисунок микроглиальной клетки, выполненный от руки ярко-зеленым флуоресцентным маркером. Похожие на щупальца отростки раскинуты в стороны от каплевидного центра, и каждый из них указывает на отдельный список основных исследовательских проектов в лаборатории Стивенс с выдленными дедлайнами. Очень элегантное решение.

Около пяти часов вечера. Рили, десятилетняя дочь Стивенс, заканчивает домашнюю работу, сидя за маленьким столиком рядом с письменным столом матери. Волосы Рили, такие же светло-русые, как и у мамы, заплетены в аккуратные косички. Она поправляет очки на носу, направляется к доске и берет маркер и губку для стирания. Ее голубые глаза озорно поблескивают.

— Рили, не стирай ничего с доски! — окликает ее Бет, изображая материнскую строгость. — Если ты что-то сотрешь, то начнется бог весть что!

Роб, муж Стивенс, заходит в комнату, чтобы забрать Рили после школы. Он тепло здоровается со мной, потом шутливо улыбается и указывает на серебристую чашку горячего эспрессо, которая стоит на столе его жены. Чашка все еще дымится.

— Да, я только что сделала еще один эспрессо, — говорит она, обмениваясь улыбкой с мужем. Еще одна большая кружка с надписью «Смерть хочет кофе» стоит у нее на столе. Она смотрит на меня и слегка пожимает плечами. — Эти кружки дарят сотрудники моей лаборатории. Думаю, это о многом вам говорит.

Перед тем как показать мне свою лабораторию, она провожает мужа и дочь и целует их на прощание. Стивенс выглядит стильной и бодрой в оливково-зеленом летнем платье; ее светлые волнистые волосы сколоты серебряной заколкой на затылке. Она указывает под письменный стол, под которым прямо на полу громоздятся высокие стопки рабочих бумаг и статей.

— А это для легкого чтения! — со смехом добавляет она. Над ее столом висят фотографии ее дочерей Рили и Зои вместе с их дошкольными рисунками. Там есть фотография пляжного домика на Кейп-Код, где они с мужем каждое лето проводят отпуск. Стивенс указывает на снимок, где она обнимает девушку в выпускной академической мантии и шапочке. «Это моя первая выпускница» — поясняет она. Еще там есть несколько коллажей, собранных из десятков лиц студентов и коллег, с которыми она работала последние двадцать лет.

— Когда мне становится тяжело, я смотрю на эти лица и снова чувствую себя счастливой, — говорит она.

В холле перед ее рабочим кабинетом стоит кофемашина, которую она подарила своей лаборатории. Она указывает на «двойные головки, чтобы два человека могли наливать кофе одновременно». (Один знакомый невролог описал Бет как женщину, «похожую на четверной эспрессо».^[16] Довольно точное описание.)

Тарелка пирожных ожидает детей, которые, — как и Рили, — могут прийти в лабораторию на несколько часов после школы и сделать домашнюю работу, пока они дожидаются своих матерей. Да, большинство членов группы Стивенс — женщины.

Среди микроскопов и компьютерных экранов стоит аппарат, которого я раньше никогда не видела в биологической лаборатории: миниатюрная пивоварня.

— Мои студенты и аспиранты варят собственное пиво, — со смехом объясняет Стивенс. — Мы называем этот сорт «микроглиальным».

Лаборатория Стивенс — деловитое, уютное, пропахшее кофе и занятное место. В ней бывает до пятнадцати студентов и аспирантов, работающих над разными проектами. Стивенс также руководит второй исследовательской группой в институте Брода — центре биомедицинских и геномных исследований. Ее часто приглашают на неврологические конференции по всему миру, где она делится своими новаторскими открытиями о крошечных клетках, почти забытых наукой — микроглиальных клетках.

Но сначала все было совсем не так.

Во многих отношениях Бет Стивенс является «случайным нейробиологом».

Девушка, изучавшая природу

Бет Стивенс выросла в небольшом индустриальном городе Брокстоне, который знаменит своим обувным производством. Ее отец был директором начальной школы в центральной части Брокстона, а мать работала учительницей в начальной школе, рядом с домом. Чтение книг и занятия арифметикой всецело поощрялись в семье. Как и ее родители, Бет любила читать, и обладала практическим складом ума и любознательностью.

Она проводила часы на заднем дворе, переворачивая камни, залезая на деревья, изучая листья и наблюдая за насекомыми и пытаясь разобраться в работе невидимых механизмов природного мира.

Позднее, когда в средней школе на уроках биологии нужно было анатомировать лягушку, Бет не испытывала ни малейшего страха или отвращения по сравнению с ее одноклассниками.

— Я не могла представить ничего более увлекательного, чем наблюдение за работой внутренних органов лягушки, — говорит она, делая глоток эспрессо, пока мы сидим за столом. — Знаю, это может показаться ужасным, но после опыта вскрытия лягушки, когда я видела задавленную белку или опоссума на обочине дороги, то осторожно тыкала веткой в животное, пытаясь заглянуть внутрь. Я хотела понять, как функционировало живое тело и почему оно умерло.

Юной Бет казалось, что в мире нет ничего важнее и увлекательнее, чем заглядывать внутрь живых вещей.

В ее семье не было ученых. Когда она читала о биологе, который совершил некое волнующее открытие, он неизменно оказывался мужчиной. Пока она росла, у нее складывалось впечатление, что она выпадает из общества, потому что не похожа на остальных.

— Мне определенно не приходило в голову, что мои интересы могут привести к научной карьере, — вспоминает она.

Положение начало меняться, когда Бет поступила на интенсивный курс биологии при старших классах школы. Учитель, заметивший ее интерес, рассказывал ей истории о своих прошлых студентках, которые стали знаменитыми исследователями. У него была вторая работа в медицинской лаборатории, и он иногда приносил в класс свои проекты.

— Мы наливали разные питательные среды в чашки Петри^[17], потом включали бунзеновские горелки, и я думала: «Ого, неужели это может быть настоящей работой?» — говорит Бет.

После окончания средней школы в 1988 году Стивенс стала изучать биологию и лабораторную медицину в Северо-Восточном университете в Бостоне, уверенная в том, что позже сможет поступить в медицинский университет. Один семестр она проработала стажером в клинической лаборатории, где помогала исследователям в выявлении вспышки пищевого отравления: они обнаружили бактерию Listeria monocytogenes в сосисках из магазина.

После выпуска она хотела найти работу, которая сделала бы ее резюме убедительнее, и в то же время продолжать готовиться к вступительным медицинским экзаменам. Ее будущий муж Роб Грэм, с которым они тогда встречались, получил работу на Капитолийском холме в Вашингтоне. Стивенс стремилась получить опыт лабораторных исследований, а одна из самых больших и лучших в мире лабораторий находилась в пригороде Вашингтона, в Национальном институте здоровья (NIH).

— В 1993 году мы переехали в Вашингтон. Я думала, что мне несколько месяцев придется проработать официанткой в ресторане чилийской кухни рядом с Национальным институтом здоровья, — вспоминает Бет. — В перерыве я снимала фартук и бегала туда, чтоб найти бюро трудоустройства. Я оставила там свое резюме.

В свободное время ей нравилось читать научные журналы, и однажды она прочитала «очень странную и увлекательную историю о женщине с паразитной инфекцией в глазу. Тогда я решила, что мне хотелось бы работать с инфекционными заболеваниями». Среди десятков заявлений о приеме на работу, которые она подавала, одно было к лауреату Нобелевской премии, который изучал инфекционные заболевания и ВИЧ.

Через десять месяцев поиска работы Стивенс получила предложение от ВИЧ-лаборатории занять должность лабораторного техника. Ей было двадцать два года, и она думала, что нашла работу своей мечты.

— Но потом я получила еще одно предложение, — на этот раз от ученого, в чью лабораторию я не обращалась, — с легким смущением говорит она.

Дуглас Филдс в то время был молодым нейробиологом, который обустраивал свою первую лабораторию при Национальном институте здоровья. Его звонок оказался совершенно неожиданным для Бет.

— Он сказал мне, что перелистал пачку отвергнутых резюме в кадровом отделе института, и мое привлекло его внимание, — говорит она. — Он объяснил, что изучает особенности спайковых разрядов нейронов и их влияние на развитие мозга^[18].

— В то время я и не помышляла о том, чтобы заниматься неврологией и тем более нейробиологией, — говорит Стивенс. Кроме того, для человека, который интересовался вирусами и инфекционными заболеваниями, это казалось менее интересным, чем изучение ВИЧ. Поэтому она отклонила предложение Дуга Филдса.

И тут жизнь совершила неожиданный поворот.

— Я впервые пришла на работу в ВИЧ-лабораторию лауреата Нобелевской премии, и администратор сообщил мне, что было принято решение прекратить прием новых сотрудников. Они просто забыли поставить меня в известность, что больше не нуждаются в моей работе. Я вернулась домой, чувствуя себя отвергнутой. Я никогда в жизни не испытывала таких чувств. На следующий день я вернулась в ресторан и снова надела фартук официантки. Почти за целый год поисков работы я получила только два предложения и отвергла одно из них, а второе оказалось ошибочным!

Бет Стивенс была не из тех, кто опускает руки, поэтому она изобрела эксцентричный план.

— Мне было слишком неловко звонить Дугу и спрашивать, осталась ли открытой его вакансия. Кроме того, я понимала, в каком положении окажусь, если он ответит, что место уже занято.

Поэтому Бет и Роб устроились за столом на кухне в их съемной квартире и позвонили в лабораторию Дуга. Роб представился недавним выпускником колледжа с ученой степенью в биологии и медицине и сказал, что хочет устроиться на первую работу. Дуг стал задавать ему технические вопросы, связанные с его вымышленным опытом. Роб быстро записывал их и передавал Бет. Она писала ответы, а он читал с листа. Когда Роб повесил трубку, то с торжествующим видом сказал ей: «Он все еще ищет нового лаборанта!»

Бет смеется, вспоминая свою маленькую диверсию.

— Я подождала две недели, чтобы обман не казался слишком очевидным, а потом позвонила Дугу и спросила, нужна ли ему еще новая сотрудница. И тогда, — о, чудо! — он второй раз предложил мне работу. Это было одно из лучших решений в моей жизни.

Лабораторная лихорадка

Стивенс сразу же приступила к работе в лаборатории Дуга Филдса. Он предложил ей сосредоточиться на росте миелина, белого жироподобного вещества, которое окружает нейроны и защищает их.

— Я несколько недель читала статьи и звонила ученым, которые знали, как выращивать миелин, — говорит она. Когда ей, наконец, удалось вырастить миелин в чашке Петри, «это было так здорово, что я не могла отвести глаз от него. В тот момент я попалась на крючок; я поймала научное помешательство».

Между тем Филдс стал заниматься определением функции клеток одного вида, который принимает участие в развитии мозга — шванновских клеток. Эти клетки принадлежали к группе малоизученных, которые не являются нейронами, — так называемых глиальных клеток. В то время среди ученых существовало общее мнение, что глиальные клетки играют довольно простую роль в структурах мозга, поддерживая существование нейронов и синапсов.

Филдс интересовался шванновскими клетками^[19], потому что в развивающемся эмбрионе они способствовали росту миелиновых оболочек, защищавших нейроны.

В то время нейроны были безоговорочными любимцами в мире научных исследований. Ведь они отвечают за создание триллионов синаптических соединений, необходимых людям для того, чтобы думать, чувствовать, запоминать, учиться и любить во всех смыслах и качествах этих понятий.

Нейроны рассматривались как игроки высшей лиги во всем, что касалось нашего настроения, психического здоровья и памяти. Глиальные клетки находились в низшей лиге: они заботились о потребностях нейронов примерно так же, как свита помощников делает все, чтобы выполнить любую прихоть кинозвезды.

Каждый эмбрион возникает в виде шарика из стволовых клеток. По мере развития плода в утробе стволовые клетки начинают подразделяться на разные типы, создающие органы и системы человеческого тела. К примеру, некоторые стволовые клетки становятся кератиновыми, формирующими ногти и волосы. Другие — клетками внутренних органов и составляют ткани сердца или печени. Третьи — нервными клетками тела или нейронами мозга.

Небольшое семейство глиальных клеток содержит четыре разновидности, включая шванновские клетки. Они развиваются разными путями, и исследователи до сих пор изучают и обсуждают их роль в головном мозге. Глиальные клетки, называемые олигодендроцитами, подобно шванновским клеткам, возникают в развивающемся человеческом эмбрионе из того же семейства стволовых клеток, что и нервные клетки. Они тоже поддерживают рост миелиновых оболочек. Третий вид глиальных клеток, астроциты, возникает из того же семейства стволовых клеток, что и нейроны; они влияют на рост нейронов и синапсов.

Однако существует и четвертый вид глиальных клеток, к которому ученые почти не испытывали интереса в контексте нормальной мозговой функции: это микроглия.

— Люди просто не думали, что микроглиальные клетки имеют какое-то большое значение в здоровом развитии мозга, — объясняет Бет, оглядываясь в прошлое. Одним из разочарований Бет при попытках выращивать миелин в лаборатории стало то обстоятельство, что часто в чашках Петри он «загрязнялся» микроглиальными клетками.

— Микроглия портила мои эксперименты, — говорит она, иронично улыбаясь. — Эти клетки попадали в мои культуры или на предметные стекла биологических препаратов, когда я собиралась изучать под микроскопом другие клетки. Я стонала про себя: «О, нет, опять эта несносная мелкая микроглия!»

Бет Стивенс была не одинока в своем презрительном отношении к крошечным клеткам. В то время, когда финансирование исследований клеток мозга находилось на подъеме, микроглия оставалась единственным видом мозговых клеток, не входившим в круг интересов у неврологов. Когда ученые вообще говорили о микроглии, то обычно проклинали ее.

Все, что ученые тогда знали о них, можно было описать двумя словами. Эти клетки были крошечными (отсюда и приставка «микро» в названии), и они были неинтересными^[20]. Судя по всему, микроглиальные клетки выполняли только одну функцию. Если нейрон умирал, они уносили его. Они также избавлялись от клеток, естественным образом отмиравших при старении. По сути, они были скромными мусорщиками и могильщиками. Роботами-домохозяйками, не более того.

И все-таки, Стивенс была поражена тем обстоятельством, что эти «досадные» маленькие клетки составляют значительную часть «населения» мозга: около одной десятой части от всех мозговых клеток. Несмотря на их количество, лишь немногие ученые обращали на них внимание или следили за их деятельностью, поэтому никто не подозревал об истинных способностях этих миниатюрных клеток.

— Это была неразгаданная тайна неврологии, — говорит она.

Бет Стивенс отметила про себя свои наблюдения и отложила их в долгий ящик.

Между тем она по-прежнему собиралась поступить в медицинский университет. Однажды, когда Филдс увидел, как она готовится к вступительным тестам, он сказал, что если она будет учиться в университете, ему придется найти кого-то другого на ее место.

— В тот момент я поняла, что не хочу никому отдавать мою работу, — говорит она. — Меня больше увлекала идея изучать жизнь под микроскопом в лаборатории, чем обследовать пациентов в клинике.

Более того, Бет Стивенс считала, что их работа когда-нибудь приведет «к новому пониманию развития болезней», которое с большой вероятностью поможет «предотвращать или лечить новые заболевания у пациентов». Она отозвала свои документы на поступление в медицинский университет и стала заведующей лабораторией у Филдса. С его помощью в 1994 году она начала работу над своей кандидатской диссертацией по неврологии в Мэрилендском университете.

Иногда за проведением экспериментов, управлением лабораторией и работой над кандидатской диссертацией Бет настолько забывала о времени, что «устраивала маленькую постель из одежды и спала на полу под столом для совещаний. Зато с утра можно было сразу проверить, как продвигаются мои эксперименты».

В 2003 году, почти через десять лет после поступления в лабораторию Филдса, Бет Стивенс защитила кандидатскую диссертацию по неврологии.

Маскировка под домохозяйку

В 2004 году Бет Стивенс пригласили продолжить ее научные исследования в лаборатории другого известного нейробиолога, — доктора Бена Барреса из Стэнфорда. Он считался ведущим мировым специалистом в исследовании глиальных клеток. Тогда он занимался в основном астроцитами и их воздействием на нейроны. Однако с недавних пор он тоже интересовался вопросом о реальных функциях микроглии в головном мозге. Его интересы вполне совпадали с интересами Бет. Кроме того, в профессиональном отношении для нее пришло время двигаться дальше; по выражению одного ученого, оставаться на том же месте после защиты кандидатской диссертации было равнозначно «карьерному самоубийству». Поэтому Бет и Роб, теперь уже супруги, собрали свои вещи и переехали на другой конец страны в Пало-Альто, штат Калифорния.

Примерно в то время исследователи разработали новый мощный метод наблюдения за мозгом и получения движущихся изображений в высоком разрешении. Он позволял увеличивать вид даже самых крошечных клеток до огромных визуальных проекций. Один исследователь выступил в лаборатории Барреса с докладом и продемонстрировал серию методов, которые дают гораздо лучший обзор клеток мозга. До этого момента Бет Стивенс не видела ничего подобного^[21].

— Эти нейровизуальные исследования впервые показали микроглию в действии, — вспоминает Бет. — Мы вдруг смогли увидеть ее внутри мозга; у нас появился новый визуальный инструмент, позволявший вести наблюдение за ней.

Стивенс встает из-за стола, за которым мы беседуем, и подходит к компьютеру, чтобы показать на экране первую видеосъемку микроглии. Она наклоняется к монитору и указывает карандашом на клетки микроглии, танцующие внутри мозга. То, что я вижу, напоминает фотографии Млечного Пути, но как будто все звезды стали зелеными и кружатся большими скоплениями на фоне черного неба.

— Я была потрясена, когда впервые увидела это, — говорит Бет^[22]. — Я наблюдала, как эти ярко-зеленые микроглиальные клетки перемещаются в мозге. Они были чрезвычайно активными. И если мозг испытывал шок, вроде травмы от удара, микроглия протягивала свои длинные щупальца прямо к этому месту. Я думала: «Ого, что же делают эти маленькие клетки? Они так подвижны! Они повсюду! Никакие другие клетки мозга так себя не ведут. Почему же мы так долго не обращали внимания на них?»

Общее происхождение

Между тем другие ученые тоже стали проявлять больший интерес к микроглии.

Исследователи из школы медицины Маунт-Синай в Нью-Йорке задавались вопросом: «Когда микроглия впервые появляется при развитии эмбриона?» Как выяснилось, очень рано. Она возникает из того же семейства стволовых клеток, из которых формируются белые кровяные клетки иммунной системы и лимфа. Однако вместо того, чтобы оставаться в теле, как они^[23], на девятый день после зачатия микроглия поднимается вверх по кровотоку и проникает в мозг эмбриона, где и остается на протяжении всей жизни человека.

Иными словами, микроглия и белые кровяные клетки имеют одинаковую историю происхождения. Они являются близкими родственниками, но «штаб-квартира» микроглии находится в том органе, который издавна считался неприкосновенным для иммунной системы^[24]. Это правда, что белые кровяные клетки не имеют доступа в мозг, но им это и не нужно, поскольку их родственники, микроглиальные клетки, уже следят за порядком на районе.

Только теперь ученые начали понимать, что микроглия выполняет функцию белых кровяных клеток для мозга.

Бет Стивенс приступила к тщательному изучению микроглии. Эти крошечные клетки выглядели головокружительно при увеличении.

Под мощным микроскопом отдельные клетки микроглии напоминали изящные древесные ветви с многочисленными гибкими побегами. Эти ветви непрестанно кружили по мозгу, выискивая малейшие признаки расстройств и неполадок. Когда микроглиальные клетки двигались мимо нейронов, они вытягивали и втягивали крошечные отростки, легко прикасаясь к каждому нейрону и как бы спрашивая: Как вы себя чувствуете? Все в порядке, или не очень? — словно врач, пальпирующий живот пациента или проверяющий рефлексы, постукивая по локтям и коленям.

Эти клетки действовали быстро.

— Мне не приходилось видеть, чтобы другие клетки действовали так целенаправленно, — вспоминает Бет. — Они не только составляют 10 % от всех клеток мозга; прямо сейчас, пока мы говорим, они обследуют каждый уголок нашего мозга. Например, если человек заинтересован тем, что он читает, то их активность только усиливается! Их ежедневная работа состоит в проверке систем. Как ведет себя этот нейрон? Что происходит с этим синапсом? О, там что-то происходит, — скорей туда, посмотрим, что случилось!

Стивенс была зачарована этими крошечными танцорами.

— Ни одна другая клетка в нашем мозге не может двигаться, определять ничтожные изменения и реагировать на них; сам этот факт казался мне невероятно увлекательным. И, как выяснилось, микроглия была изначально предназначена для этого.

В лаборатории Бена Барреса Стивенс приступила к работе над новым проектом. Она стала изучать процесс сокращения синапсов для формирования здорового мозга в ходе нормального развития. А именно, они с Барресом старались выяснить, какую роль иммунная система под названием система комплемента^[25] может играть в удалении лишних синапсов при развитии мозга.

В то время ученые знали, что система комплемента играет невероятно важную роль в организме. Когда в одном из органов умирает клетка или появляется патоген — инородное вещество или микроорганизм, — которому там не место, молекулы системы комплемента быстро помечают его для удаления. Потом иммунные клетки — в данном случае вид белых кровяных клеток, известный как макрофаги (от греческого «большие едоки»), — находят метку, окружают инородную клетку или патоген и уносят ее.

В человеческом теле макрофаги также играют большую роль при различных воспалениях и физических заболеваниях, особенно аутоиммунного типа. При активизации они могут вырабатывать массу воспалительных химических соединений, которые причиняют значительный ущерб. К примеру, при аутоиммунном заболевании они иногда заходят слишком далеко в своих усилиях по разрушению патогенов и начинают причинять вред соединительным тканям. Это наблюдается при таких болезнях, как ревматоидный артрит^[26], когда макрофаговые иммунные клетки разрушают хрящевую ткань.

Однако ранее не считалось, что система комплемента играет какую-то роль в здоровье и нормальном развитии мозга. В медицине преобладало мнение, что мозг не является иммунным органом, а потому иммунные клетки вроде макрофагов в нем не действуют. Поэтому Стивенс и Баррес были не вполне уверены, по какой причине исчезают синапсы.

Тем не менее ученые предположили, что, возможно, каким-то неизвестным образом система комплемента играет роль в определении того, какие синапсы мозга подлежат устранению в ходе нормального развития, а какие должны остаться.

Когда плод созревает в утробе, в развивающемся мозге возникает гораздо большее количество синапсов, чем это необходимо. Затем мозг должен избавиться от лишних для достижения хорошей синаптической связности, обеспечивающей сложную работу человеческой психики. В ходе этого процесса некоторые разновидности синапсов устраняются, в то время как другие сохраняются и даже укрепляются. Как в садоводстве, такая «стрижка» является полезным делом; без нее мозг не мог бы правильно развиваться.

Представьте дерево, которое непрерывно пускает все новые и новые ветви, пока не оказывается настолько угнетенным собственным ростом, что больше не может поддерживать здоровое существование. Такое дерево вскоре упадет или засохнет. То же самое относится к триллионам синапсов, которые возникают еще до появления ребенка на свет.

Бет Стивенс и Бен Баррес задавались вопросом: что, если комплементы помечают лишние синапсы и посылают от них химические сигналы «съешь меня», и тогда они разрушаются? Подобно тому, как в теле человека помеченные ими же клетки разрушаются макрофагами иммунной системы. Что, если это способ подготовки мозга к нормальному и здоровому развитию?

Они решили доказать (и впоследствии доказали), что так оно и есть. Когда комплементы помечали синапсы^[27] сигналами «съешь меня», то эти синапсы исчезали из мозга, как по мановению волшебной палочки. Подумайте о том, как вы отмечаете электронные письма, которые хотите удалить. Сервер электронной почты распознает такие метки, и когда вы нажимаете на иконку корзины, они исчезают. Именно это увидели Стивенс и Баррес, когда наблюдали, что происходит с мозговыми синапсами, которые были помечены комплементами.

Их фундаментальная статья, опубликованная в 2007 году, вызвала резонанс в научном мире. Однако для Бет Стивенс это открытие отвечало лишь на один из множества ее вопросов. Какая причинно-следственная связь работала в данном случае? Что именно уничтожало помеченные синапсы и заставляло их исчезать? Возможно ли, что микроглия принимает участие в процессе, который предопределяет функцию мозга на протяжении всей жизни? Может ли она быть аналогом макрофагов в головном мозге, который реагирует на сигналы «съешь меня» и формирует структуру синаптических связей еще в утробе?

И, что не менее важно, думала Стивенс, может ли такая «стрижка» когда-либо выходить из строя?

Отсюда начался путь к очередному судьбоносному прорыву. Бет Стивенс задавалась вопросом: что, если этот процесс происходит не только во время развития мозга, но и может повторно активзироваться на более позднем жизненном этапе, уничтожая нужные и необходимые нейронные соединения и синапсы, что приводит к расстройствам и болезням в зрелом возрасте? Могут ли эти докучливые и почти бесполезные микроглиальные клетки на самом деле уничтожать крайне важные синапсы в мозге взрослого человека? Может ли иммунная клетка мозга (та самая, которой медицина решительно пренебрегала до сих пор) решать, какие синаптические связи должны сохраняться, а от каких нужно избавиться, и таким образом заниматься тонкой настройкой здоровья нашего мозга?

Пока Бет Стивенс занималась исследованием этих вопросов и стояла на пороге открытий, которые привели к пересмотру учебных программ медицинских колледжей, пациенты, лечащие врачи и психиатры оставались в полном неведении относительно поразительного научного прогресса в понимании человеческого мозга.

Одним из таких пациентов была Кэти Харрисон. В 2008 году (когда Бет Стивенс заканчивала свою докторскую у Бена Барреса) она защитила кандидатскую диссертацию по социологии и боролась с тяжелейшими психиатрическими симптомами, которые в разной степени опустошали ее жизнь как женщины, как профессионала и как матери.

Примечания

16

Один знакомый невролог описал Бет как женщину, «похожую на четверной эспрессо». — Эмили Андервуд написала об этом в своей статье «This Woman May Know a Secret to Saving the Brain’s Synapses», Science (August 18, 2016), www.sciencemag.org/news/2016/08/woman-may-know-secret-saving-brain-s-synapses (accessed October 29, 2017).

17

Чашка Петри — лабораторный сосуд, похожий на низкий цилиндр; сделан из стекла, закрывается прозрачной крышкой. (Прим. ред.)

18

В то время Филдс изучал, каким образом нейронные электрические импульсы регулируют генную экспрессию и развитие нейронов. (Прим. авт.)

19

Филдс интересовался шванновскими клетками. — R. Douglas Fields, The Other Brain (New York: Simon & Schuster, 2011).

20

Микроглия впервые получила название и была описана в начале XX века Пио дель Рио-Ортегой, учеником знаменитого Сантьяго Рамон-и-Кахаля, который считался первым неврологом в мире. Когда Ортега впервые обратил внимание на эти клетки, он назвал их микроглией и объединил с тремя другими видами глии. Позже в XX веке ученые пристальнее изучили микроглию и ее роль при травме мозга и инфекциях, непосредственно затрагивающих мозговые ткани, таких как менингит. Доктор Маргарет М. Маккарти, исследовательница и профессор неврологии в медицинском колледже Мэрилендского университета, писала об этом следующим образом: «Микроглиальные клетки рассматривались только в контексте травмы или выполнения обычных уборочных работ, а в остальном считались «латентными». Они оставались инертными и не делали ничего, если не случалась травма». Никто не думал о микроглии в связи с функционированием здорового мозга или нормальным его развитием. (Прим. авт.)

21

Доктор Аксель Ниммерьян, который представил эту работу (Доктор Аксель Ниммерьян, который представил эту работу. — A. Nimmerjahn, F. Kirchhoff, and F. Helmchen, «Resting Microglial Cells Are Highly Dynamic Surveillants of Brain Parenchyma in Vivo», Science 308, no. 5726 (May 27, 2005), 1314–18.), также работал под руководством Барреса. Ниммерьян был одним из первых ученых, запечатлевших микроглию в мозге живой мыши. По словам Барреса, это было «поворотным пунктом» в исследовании микроглии. (Прим. авт.)

22

Хотя на изображениях невооруженному глазу видится, что сами микроглиальные клетки кружатся и перемещаются внутри мозга, в строгом научном понимании это означало наблюдение за микроглиальными «процессами». Проще говоря, это значит, что сами по себе микроглиальные клетки не особенно подвижны. Скорее, они распределяются по мозгу таким образом, что могут постоянно следить за самыми крошечными его частями. Когда щупальца микроглии тянутся к нейронам, они проверяют их состояние только в одном конкретном месте, а их тончайшие удлинения вытягиваются и втягиваются обратно с большой скоростью. Это сходно с передачей нейронных импульсов через синапсы, притом что сами нейроны не двигаются. (Прим. авт.)

23

Но вместо того, чтобы оставаться в теле, как они… — F. Ginhoux, M. Greter, M. Leboeuf, et al., «Fate Mapping Analysis Reveals That Adult Microglia Derive from Primitive Macrophages», Science 330, no. 6005 (November 2010), 841–45. В своей недавней книге Владимир Малетич и Чарльз Рейсон рассказывают о том, что микроглия возникает на самом раннем этапе развития нервной системы, до формирования других глиальных клеток: «Фактически предшественники микроглии мигрируют из желточного мешка и присоединяются к развитию невральной трубки еще до появления клеток-предшественников астроцитов и олигодендроцитов… Раннее партнерство между нейронами и микроглией свидетельствует о ее ключевой роли в развитии мозга» См.: Vladimir Maletic and Charles Raison, The New Mind-Body Science of Depression (New York: W. W. Norton, 2017), 263.

24

По мнению Маргарет Маккарти, Рио Ортега дал неудачное название микроглии, потому что микроглиальные клетки являются настоящими иммунными клетками. Остальная глия имеет совершенно иное происхождение и фактически является клетками нервной системы. По словам Маккарти, «микроглия — это не настоящая глия. Это не нервные, а иммунные клетки. Они — часть иммунной системы». (Прим. авт.)

25

Система комплемента — комплекс защитных белков, включающий около 20 взаимодействующих компонентов, основной функцией которого является гуморальная защита организма от чужеродных агентов и реализация иммунного ответа. (Прим. пер.)

26

Это наблюдается при таких болезнях, как ревматоидный артрит. — A. Laria, A. M. Lurati, M. Marrazza, et al., «The Macrophages in Rheumatic Diseases», Journal of Inflammation Research 9 (February 2016), 1–11.

27

Когда комплементы помечали синапсы. — B. Stevens, N. J. Allen, L. E. Vasquez, et al., «The Classical Complement Cascade Mediates CNS Synapse Elimination», Cell 131, no. 6 (December 14, 2007), 1164–78.