Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 262: «тормоза» для астроцитов

Группа американских ученых исследовала, как нейроны, вырабатывающие нейромедиатор ГАМК, влияют на рост астроцитов, одного из типов глиальных клеток центральной нервной системы. Они установили, что одной только активности тормозных нейронов достаточно для полноценного созревания астроцитов. Исследование поможет лучше понять принципы работы головного мозга человека. Работа опубликована в журнале Nature.

Астроциты — это тип не-нейрональных клеток центральной нервной системы, получивших свое название за то, что изначально в микроскопе они выглядели похожими на звезды. Астроциты работают с нейронами заодно: они окружают нейроны, как бы обхватывая их своими отростками. Эти клетки необходимы для работы мозга, так как они выполняют множество функций. К примеру, астроциты физически поддерживают нейроны и участвуют в формировании и регулировании активности синапсов — места соединения двух нейронов, по которым происходит их взаимодействие. Если астроциты теряют свою структуру, то синапсы перестают правильно работать и функционирование мозга нарушается. Однако до сих пор ученые не могут сказать, каким образом астроциты приобретают свою разветвленную структуру со множеством отростков и листочков, которая является основой их уникальных свойств.

Исследователи из Медицинского колледжа Бэйлора предположили, что если нейроны формируются в мозге раньше астроцитов, то они могут влиять на то, в какой форме развиваются астроциты, как бы приспосабливая их под себя. Тем более, что недавние исследования показали, что возбуждающая активность нейронов способствует дифференцировке олигодендроцитов. А с астроцитами как?

«Мы искусственно активировали или подавляли нейроны, после чего определяли, ускорит или замедлит это созревание астроцитов», — рассказал первый автор статьи И-Тин Чэн из Медицинского колледжа Бэйлора.

Ученые проследили, как концентрация тормозного нейромедиатора, сокращенно называемого ГАМК (гамма-аминомасляная кислота), влияет на развитие клетки. ГАМК производят особые тормозные нейроны, и он относится к тормозным нейромедиаторам, которые тормозят активность нейронных сетей. С астроцитами ГАМК связывается через специальные рецепторы на их поверхности. Эти рецепторы типа ГАМК_В относятся к так называемым метаботропным, то есть они меняют свою конформацию при связывании с нейромедиатором. Это запускает каскад химических реакций и в конечном итоге меняет функциональное состояние клетки.

Оказалось, что активности ГАМК-эргических нейронов (вырабатывающих ГАМК) достаточно для того, чтобы астроциты полностью созрели. Когда ученые отключали ГАМК_В-рецепторы в астроцитах, они переставали воспринимать ГАМК, из-за чего астроциты не могли развиться до конца и приобрести такую разветвленную форму. Исследователи также обнаружили, что рецепторы ГАМКВ в астроцитах регулируются по-разному в разных областях мозга. С помощью методов биоинформатики они установили, что в зависимости от области мозга два белка LHX2 и NPAS3, которые регулируют транскрипцию, будут связываться с разными веществами.

Исследование показывает, что развитие астроцитов — это результат «игры» сложного ансамбля нейронов и белков. Дальнейшее изучение этого вопроса позволит лучше понять, как функционирует мозг человека, а также добиться прогресса в области лечения нейродегенеративных заболеваний, в которые, как уже понятно, заметный вклад носит нарушение нейрон-глиального взаимодействия.

Текст: Нелли Чивилева

Cheng, YT., Luna-Figueroa, E., Woo, J. et al. Inhibitory input directs astrocyte morphogenesis through glial GABA_BR. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06010-x

Источник: neuronovosti.ru

Комментарии: