Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 271: нечто среднее между нейронами и астроцитами?

В нейронауках – очередное революционное открытие. Исследователи обнаружили в гиппокампе астроциты, способные быстро выделять нейромедиатор глутамат. Таким образом, среди 86 миллиардов нейронов и 87 миллиардов глиальных клеток мозга «спрятались» те, которые обладают качествами как первых, так и вторых. О важности исследования говорит то, что оно опубликовано в журнале Nature. Более того, если глутамат в этих клетках не будет выделяться, нарушается синаптическая потенциация, появляются эпилептические приступы и страдает обработка памяти.  

Почти полтора века в науке существует консенсус: головной мозг в основном состоит из  двух типов клеток: нейронов, обладающих электрической активностью, проводящих нервный импульс, а также из глиальных клеток, как раньше считалось, «всего лишь» питающих и защищающих нейроны. Одним из трех основных типов глиальных клеток являются астроциты. Они, помимо прочего, тесно окружают синапсы — контакты между нейронами, в которых за счет нейромедиаторов электрический импульс передается между клетками. Чаще всего такой трехчастный синапс наблюдается в случае, если нейромедиатором является глутамат.  Достаточно давно существует предположение, что астроциты могут играть активную роль в передаче нервного импульса, регулируя передачу нейромедиаторов. Однако доказательств этого процесса было еще недостаточно.

Международный коллектив нейробиологов еще раз проверил эту гипотезу экспериментально. Исследователи использовали молекулярные и визуализирующие методы, а также биоинформатические подходы. Сначала исследователи методом секвенирования РНК одной клетки, изучили последовательности РНК, синтезируемые в клетках мозга мышей, и на их основе выделили гены, активность которых в астроцитах была повышена. Среди них были гены глутаматного везикулярного транспорта (VGLUT). Также ученые сумели флуоресцентно окрасить клетки, выделяющие глутамат, и подтвердили наличие среди них популяции аcтроцитов. Авторы назвали их глутаматергическими астроцитами. Затем исследователи при помощи двухфотонной микроскопии визуализировали сам процесс выделения глутамата астроцитами, подтвердив тем самым существование астроцитов, которые могут быстро (в субсекундных интервалах) выделять глутамат. 

«Мы определили подгруппу астроцитов, реагирующих на избирательную стимуляцию быстрым высвобождением глутамата, которое происходило в пространственно ограниченных областях этих клеток, напоминающих синапсы», — говорит Андреа Вольтерра из Университета Лозанны, соруководитель исследования. 

Исследователи также провели тесты памяти на мышах и показали, что глутаматергические астроциты участвовали в физиологической обработке памяти и долговременной синаптической потенциации (LTP) – а, значит, и пластичности мозга. Кроме того, с помощью других тестов на животных авторы обнаружили, что эти астроциты противодействовали механизмам, вызывающим усиление судорог. Также ученые показали, что глутаматергические астроциты регулировали функции нейронных цепочек, участвующих в произвольном контроле движений (например — нигростриатные цепочки). Нарушения в них являются отличительной чертой болезни Паркинсона. Полученные данные могу быть использованы в терапевтических целях.

«Между нейронами и астроцитами у нас теперь есть новый вид клеток. Его открытие открывает огромные перспективы для исследований. В наших следующих работах будет изучена потенциальная защитная роль этого типа клеток против ухудшения памяти при болезни Альцгеймера, а также его роль в иных, кроме гиппокампа, участках мозга и патологиях, отличных от тех, которые исследованы здесь», — рассказывают авторы исследования.

Текст: Алексей Паевский

de Ceglia, R., Ledonne, A., Litvin, D.G. et al. Specialized astrocytes mediate glutamatergic gliotransmission in the CNS. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06502-w

Источник: neuronovosti.ru

Комментарии: