Итоги года от Lancet Neurology: тренды в нейронауках

С каждым годом научный интерес к глиальным клеткам увеличивается, количество статей, посвященных их всестороннему изучению, множится, и ученые выясняют новые важные, а иногда даже основополагающие подробности их роли в работе мозга. Вот и этот обзор от Lancet Neurology посвящен, в основном, исследованиям глии. Его автор, Патриция Касаччья (Patrizia Casaccia) из Городского университета Нью-Йорка, среди всех достижений нейробиологии за 2019 год сделала акцент именно на глиальных клетках и их вкладе в развитие неврологических расстройств, в частности – рассеянного склероза.

На данный момент мы знаем, что среди множества нейронов есть совершенно разные их виды, выполняющие сильно отличающиеся друг от друга функции. Как минимум, нервные клетки можно разделить по формам (униполярные, биполярные, мультиполярные), выделяемым нейромедиаторам и так далее, в прошлом году даже был открыт новый тип клеток – нейроны «шиповника». При таком многообразии было бы логично предположить, что разные типы глии в центральной нервной системе – астроциты, олигодендроциты, микроглия – тоже имеют свою гетерогенность. Однако концепция глиальной гетерогенности остается в зачаточном состоянии, и только последние пару лет с появлением транскриптомных исследований она начала активно развиваться.

В прошлом году опубликованы сразу три новых транскриптомных исследования человеческого посмертного мозга людей здоровых и больных рассеянным склерозом (РС). В каждом сравнивались транскриптомы (полный состав РНК) одного вида глиальных клеток у пациентов с РС и представителей контрольной группы. Интересно, что при этом ученые обнаружили специфические для заболевания изменения в работе глиальных клеток.

В одной из работ, где изучались клетки микроглии, сравнивали их отсортированные множества из белого и серого вещества мозга обоих групп людей. Оказалось, что микроглиальные гомеостатические гены (отвечающие за постоянство работы клетки) в неповрежденном белом и сером веществе экспрессировались весьма стабильно. Удалось даже обнаружить региональную специфичность их экспрессии: в микроглии белого вещества были более «активными» гены, участвующие в метаболизме липидов, а в микроглии серого вещества отметили высокую экспрессию генов, регулирующих метаболизм глюкозы и железа.

Подобная стабильность экспрессии генов микроглии в мозге пациентов с рассеянным склерозом (РС) отличалась от «здоровой». В местах демиелинизации у них повышалась фагоцитарная активность, из-за которой и происходило разрушение миелина, но изменения также затронули метаболизм глюкозы в сером веществе. Эти данные также сочетаются с метаболическими изменениями, обнаруживаемыми в нейронах, которые подвергаются действию цереброспинальной жидкости больных людей.

Специфические для болезни метаморфозы касаются и олигодендроглиальных клеток. Исследование, этот факт доказывающее, проводили на ядрах, выделенных из олигодендроцитов белого вещества пациентов с рассеянным склерозом и здоровых людей. Их состав оказался схож в обеих группах, но только в группе РС обнаружились характерные для заболевания иммуноактивные формы олигодендроцитов.

Концепцию специфичных для рассеянного склероза глиальных подтипов поддержало и исследование, в котором сравнивались одиночные изолированные ядра клеток в образцах головного мозга пациентов с рассеянным склерозом и здоровой контрольной группы. В ходе него выяснилось, что при РС преимущественно поражаются нейроны в верхних слоях коры мозга, появляются реактивные астроциты и усиливается экспрессия тех генов микроглии, которые касаются расщепления липидов и белков главного комплекса гистосовместимости (белков МНС) класса II. Кроме того, подавляется активность генов, участвующих в ремоделировании синапсов, и отсутствует активность микроглиальных генов гомеостаза.

Потенциальные механизмы, лежащие в основе этих специфических для заболевания состояний транскриптома, обсуждаются в работе группы ученых под руководством Лесли Кирби (Leslie A. Kirby) из Университета Джонса Хопкинса. Они обратили внимание на экспрессию генов, кодирующих комплекс гистосовместимости МНС I и субъединицы иммунопротеасомы в культурах мышиных предшественников олигодендроцитов, которые подвергались воздействию гамма-интерферона больных РС. То есть, фактически, путем молекулярных превращений олигодендроциты сами становятся «иммунными» клетками и запускают реакцию самопоражения.

Другая концепция из числа новинок, на которую, по мнению автора обзора, стоит обратить внимание – это важность физических сил, которые создаются патологическим процессом при рассеянном склерозе. Используя атомно-силовую микроскопию для измерения эластичности тканей головного мозга, ученыепровели систематическое исследование острых и хронических демиелинизирующих процессов в головном мозге у пациентов с рассеянным склерозом. В местах хронических повреждений они зафиксировали значительное повышение тканевой жесткости, что было связано с отложением компонентов внеклеточного матрикса.

Этот вывод значим потому, что предшественники олигодендроцитов – очень нежные механочувствительные клетки, и жесткое окружение может сильно влиять на их способность восстанавливать количество олигодендроцитов и, соответственно, миелиновую оболочку нервного волокна.

Наконец, авторы работы, посвященной аксональным нано-переломам, представили гипотезу, которая в будущем может усовершенствовать методы лечения рассеянного склероза. С помощью многофотонной микроскопии in vivoна мышиных моделях демиелинизации ученые проанализировали возможные причины проникновения большого количества кальция в аксоны – длинные отростки нейронов. Ранее уже было показано, что повышенные концентрации кальция внутри аксона могут прогнозировать нейродегенеративные изменения.

Последовательно исключая возможные патофизиологические пути, авторы смогли продемонстрировать существование наноразрушений (размером менее 10 нм), которые объясняют локальное накопление кальция в областях, где потом обнаруживаются повреждения аксонов. Конечно, чтобы объяснить причину этого и выяснить, как полученные данные можно использовать с точки зрения клиники, нужны дальнейшие работы. Тем не менее новые взгляды на развитие рассеянного склероза появились и прогрессируют весьма ощутимо.

Текст: Анна Хоружая

Источник: neuronovosti.ru

Комментарии: