Американские учёные опубликовали изображения мёртвого нейрона, подвергающегося утилизации

Исследователи из Йельской школы медицины (подразделение Йельского университета) изучили стадии смерти нейрона. На своём сайте они опубликовали видео умирающего нейрона мыши, который впоследствии (после своей клеточной смерти) подвергается ликвидации. .

Также на сайте научного учреждения опубликованы кадры (скриншоты) этого видео (видеоролик доступен в публикации на сайте Йельской школы медицины - статья на сайте называется Scientists Image Dying Cells in the Brain for the First Time ).

С помощью оптической визуализации в реальном времени, используя флуоресцентные маркеры, авторы смогли зафиксировать как клетки глии взаимодействуют между собой и ликвидируют мёртвые нейроны.

Исследователи, участвовавшие в исследовании, говорят, что понимание того, как умирают и подвергаются утилизации нейроны, будет важно для полной картины того, как старение влияет на мозг.

Изображения умирающего нейрона, подвергающегося после своей смерти утилизации, увидели свет одновременно с научной статьёй в журнале Science Advances:

Astrocytes and microglia play orchestrated roles and respect phagocytic territories during neuronal corpse removal in vivo

DOI: 10. 1126/ sciadv. aba323

Согласно научной статье, исследователи смогли вызвать смерть нейрона благодаря использованию фемтосекундного импульсного лазера. Лазер, который пульсирует с частотой в одну квадриллионную долю секунды, действует, делая участки ДНК нейрона неработоспособными. Этот метод инициирования смерти отдельного нейрона, который исследователи назвали «2Phatal», позволил инициировать клеточную смерть, не вызывая гибели окружающих клеток.

Окружающие клетки, которые необходимо было оставить жизнеспособными - представляли собой глиальные клетки.

Причина, по которой исследователям необходимо было избежать их повреждения, заключается в том, что они отвечают за утилизацию "трупа" клетки после её смерти.

В пресс-релизе на сайте Йельской школы медицины отмечается, что авторы научной работы прицельно наблюдали за тремя типами глиальных клеток: клетками микроглии, астроцитами и клетками NG2, которые работают «с высокой степенью координации для удаления мертвых клеток и мусора».

В абстракте научной статьи авторы пишут:

"Смерть клеток происходит на протяжении всей жизни, однако скоординированные взаимодействия и роль фагоцитов во время удаления мёртвых клеток в живом мозге изучены плохо. Мы разработали фотохимические и вирусно-векторные методы, позволяющие вызывать смерть отдельных клеток, и применили их одновременно с прижизненной оптической визуализацией. Этот подход позволил нам отслеживать многоклеточные фагоцитарные взаимодействия с точной пространственно-временной фиксацией. Астроциты и микроглия взаимодействовали с умирающими нейронами организованно и синхронно. Каждая глиальная клетка играла особую роль: отростки астроцитов быстро вытягивались и поглощали многочисленные мелкие частицы мёртвых дендритов, в то время как микроглия мигрировала и поглощала тело клетки и апикальные дендриты. Участие в общей работе и фагоцитарная специализация каждой глиальной клетки варьировали и контролировались рецепторной тирозинкиназой, которая кодируется геном MERTK. При старении наблюдается заметная задержка удаления отмерших клеток."

Одним из наиболее значимых выводов исследования, сообщается на сайте Йельской школы медицины, было то, что глиальным клеткам потребовалось по крайней мере в два раза больше времени в стареющем мозге чтобы ликвидировать клеточный труп - по сравнению с мозгом молодых особей.

Эта более медленная утилизация нейронных трупов может помочь объяснить пагубное воздействие старения на мозг, заявил

профессор неврологии в Йельской школе медицины, доктор медицины Jaime Grutzendler, который руководил исследованием. Он добавил, что «предположительно, если клетки умирают и происходит их неэффективное удаление, этот мусор может вызывать дальнейшие повреждения и воспаление».

«Гибель клеток очень распространена при заболеваниях мозга», — сказала соавтор исследования Eyiyemisi Damisah, которая является оперирующим нейрохирургом по роду своей деятельности.

Она добавила, что понимание этих клеточных процессов «может дать представление о том, как бороться с клеточной смертью в поврежденном мозге при черепно-мозговой травме, инсульте и других состояниях».

Руководитель исследования Jaime Grutzendler также заявил:

«После повреждения мозга необходимо понять, что делают клетки и какие молекулы в этом участвуют, чтобы разработать новые стратегии лечения».

Он предполагает, что если врачи смогут эффективно прицельно удалять отмирающие клетки у человека, то возможно с помощью такого метода можно будет предотвратить возрастную нейродегенерацию.

На сайте Йельской школы медицины приводится следующая информация о нейробиологической лаборатории, которую возглавляет профессор неврологии Jaime Grutzendler:

"Наши знания о сложном взаимодействии между различными типами клеток мозга всё ещё находятся на зачаточном уровне. Наша лаборатория занимается изучением межклеточных взаимодействий между нейронами и ненейронными клетками в здоровом и больном организме, уделяя особое внимание клеточным, молекулярным и нейронным механизмам нейродегенерации. Последние инновации в области визуализации в реальном времени и оптических зондов позволяют детально изучать структурные и функциональные изменения клеток, происходящие при патологических процессах. Наш подход заключается в применении и разработке таких методов для углубления понимания многоклеточных взаимодействий в естественной микросреде и при нарушениях гомеостаза. Этот подход, ориентированный на визуализацию, сочетается с использованием вирусных векторов и внутриутробной электропорации, оптических датчиков для изучения клеточной физиологии, оптогенетики, хемогенетики и методов редактирования генома. У нас также есть проекты, направленные на разработку потенциальных методов лечения нейродегенеративных и микрососудистых патологий".

Источники:

1) Научная статья Astrocytes and microglia play orchestrated roles and respect phagocytic territories during neuronal corpse removal in vivo

DOI: 10. 1126/ sciadv. aba323

2) Научно-популярная статья на сайте Йельской школы медицины - Scientists Image Dying Cells in the Brain for the First Time .

3) Страница лаборатории Грютцендлера на сайте Йельской школы медицины - Grutzendler Lab

Источник: vk.com

Комментарии: