Нейроны общаются по трубкам

Между нейронами мозга есть соединения в виде коротких нанотрубок, по которым от одного нейрона к другому могут перетекать ионы, белки и целые клеточные органеллы.

Когда мы слышим о межнейронных соединениях, то обычно сразу представляем себе синапс – специальный контакт между нейронными отростками, через который один нейрон передаёт другим электрохимический импульс. В передаче сигнала задействованы разные рецепторы и ионные каналы, его регулируют разные белки, влияющие на динамику нейромедиаторов, и вообще межнейронный синапс устроен сложно. Но, по-видимому, одними синапсами межнейронные связи не ограничиваются.

Микрофотография нейронов, у которых отростки и телка клеток окрашены синим и красным, а дендритные нанотрубки – зелёным. (Фото: Minhyeok Chang et al., Science, 2025)

Сотрудники Институт Джонса Хопкинса, анализируя чужие электронные микрофотографии срезов мозга человека и мыши, обратили внимание на тонкие трубочки, соединяющие дендриты разных нейронов. Трубочки были длиной всего 3 микрометра, и чтобы достоверно их увидеть, исследователям пришлось уже в собственных экспериментах использовать особые методы микроскопии, позволяющие получать сверхдетальные изображения. Потом сверхдетальные микрофотографии нужно было ещё прогнать через машинный алгоритм, который должен был определить, действительно перед нами какая-то новая структура, соединяющая нейроны друг с другом, или это просто какие-то выступы на мембранах.

В статье в Science говорится, что микротрубочки оказались действительно микротрубочками; более того, их появление и распад удалось понаблюдать вживую на лабораторных культурах нейронов. Тут нужно сказать, что «трубопроводы» между клетками изучают с 2000-х, но до сих пор это были другие трубочки – более длинные, в 10 микрометров и больше. Их назвали туннелирующими нанотрубками (TNT). Считается, что такие межклеточные контакты важны при восстановлении тканей и при развитии органов, что по туннелирующим нанотрубкам путешествуют самые разные субстанции, от испорченных белков до целых клеточных органелл. Например, летом мы рассказывали о том, как раковые клетки крадут у нейронов их митохондрии, а в прошлом году в журнале Neuron была опубликована статья о том, что нейроны по нанотрубкам отдают вспомогательным глиальным клеткам опасные белки, а глиальные клетки передавали нейронам здоровые митохондрии.

А вот между нейронами трубочек до сих пор не видели. Как было сказано, новые трубочки оказались заметно меньше; их назвали дендритными нанотрубками – DNT. Формируются они с помощью цитоскелетного белка актина, и так же, как длинные TNT, они проводят митохондрии, белки и ионы кальция. Проводя от нейрона к нейрону ионы, нанотрубки тем самым меняют электрическое состояние клеток, а значит, они должны влиять на возбудимость и проведение сигнала. Что до белков, то исследователи продемонстрировали, что по этим нанотрубкам могут путешествовать молекулы бета-амилоида, который при болезни Альцгеймера образует опасные комплексы. Когда человеческий бета-амилоид вводили в один мышиный нейрон, он по трубкам переходил в соседний. У мышей с моделью болезни Альцгеймера плотность нанотрубок возрастала перед тем, как у них в мозге начинали появляться амилоидные бляшки – те самые токсичные скопления бета-амилоида. Компьютерные модели также говорят о том, что DNT могут играть роль в накоплении альцгеймерических белков в нейронах.

Однако компьютерные модели и мыши со смоделированным «альцгеймером» (которого у них от природы не бывает) – это одно, а человеческий мозг – это другое. Строго говоря, пока что удалось установить, что между нейронами, помимо синапсов, есть и вот такие соединения в виде нанотрубок. Они могут влиять и на электрическую активность нейронов, и на развитие заболеваний, но насколько они влияют и влияют ли вообще, станет ясно только после дальнейших исследований.

Источник: nkj.ru

Комментарии: