Oligodendrocyte Precursor Cells Modulate the Neuronal Network by Activity-Dependent Ectodomain Cleavage of Glial NG2

Нейроглия – недооцененная структура нервной системы

Клетки глии составляют значительный объем ЦНС и, тем не менее, долгое время им отводилось второстепенное значение в патогенезе неврологических, нейродегенеративных и нейропсихиатрических заболеваний. Новые исследовательские работы стали постепенно приводить к пониманию, что функции нейроглии куда более обширны.

Астроциты

Большая часть астроцитов связана между собой щелевыми контактами и данное соединение астроцитов напоминает синцитий. Из всего многообразия функций астроцитов клиническое значение имеет их участие в формировании ГЭБ, роль при заболеваниях мозгового кровообращения (также некоторые астроциты имеют прямое влияние на сокращение стенок сосудов головного мозга, образуя контакты с эндотелиоцитами).

Одна из сравнительно недавно изученных функций астроцитов была представлена в исследованиях, в которых говорится о модели тройственного синапса (что отличается от модели классического химического синапса, состоящего, как правило, из двух нейронов). Согласно модели тройственного синапса астроцит выполняет роль частотно-селективного «воротного сторожа», принимая участие как в высвобождении, так и в захвате определенных нейротрансмиттеров.

При повреждениях ЦНС роль астроцитов немаловажна в образовании глиального рубца (glial scar) на границе поражения.

Олигодендроциты

Функция – образование миелина, который является оболочкой аксона у мякотных нервных волокон, что ускоряет передачу нервного импульса в такого типа нервных волокнах и имеет метаболическое значение для аксонов. (P.S.: белое вещество – большое скопление миелинизированных волокон, серое вещество – меньшее количество таких волокон). Процесс миелинизации в ограниченных масштабах продолжается в течение всей жизни, находясь в зависимости от активности нейронных сетей. Процессы демиелинизации ведут к дегенерации нервных волокон/нейронов, что характерно, например, для лейкодистрофии и рассеянного склероза.

Микроглиальные клетки

Задействованы в процессах иммунного ответа. При нормальных условиях находятся в состоянии покоя, но при повреждениях нервной системы берут на себя роль макрофагов. Тут хочется упомянуть о небезынтересном механизме «подрезания» синапсов (synaptic pruning) - сокращение числа синапсов или нейронов для повышения эффективности нейросети, удаления избыточных связей. Разрушенные синапсы отмечаются с помощью сигнального каскада (в котором астроциты также задействованы) и фагоцитируются соседними клетками микроглии. Похожий механизм играет главную роль в патогенезе нейродегенеративных заболеваний, как, например, болезни Альцгеймера.

Стоит отметить, что при нормальном течении процессов в головном мозге разрушение синаптических связей может быть спровоцировано непосредственно астроцитами с помощью иных молекулярных механизмов.

Рассматривая наиболее часто встречающиеся неврологические, нейропсихиатрические заболевания (шизофрения, аутизм, болезнь Паркинсона), можно отметить, что в их основе лежат функциональные изменения нейросетей, которые часто идут с неравновесностью в возбуждении или задержке синаптической передачи нервных импульсов. И так как клетки глии активные участники данного процесса, из данного факта проистекают вероятные возможности для разработки терапии. И хотя для многих подобных заболеваний характерно наличие генетических нарушений, наряду с этим фактом немало наиболее сложно поддающихся терапии неврологических заболеваний возникают спорадически, без какой-либо генетической предрасположенности. Таким образом, изучение наблюдающихся при данных заболеваниях повышенной/пониженной нейрональной активности или изменения синаптической предачи сигналов в поврежденных участках мозга имеет смысл для развития терапевтических концепций.

Предшественники олигодендроцитов

В одном из исследований было показано следующее: от олигодендроцитов одной из подгрупп отделяется поверхностный белок, который переводит электрический сигнал на возбужденные синапсы в соматосенсорной коре мышей. Это предшественники олигодендроцитов, но что важно - это по большей части самостоятельный пул клеток (5-8% всех клеток НС). Да, меньшая часть предшественников олигодендроцитов дозревают, чтобы заменять старые клетки или пополнять уже имеющееся количество для усиления миелинизации, но большая часть – это самостоятельный самообновляющийся клеточный пул. Также было доказано, что предшественники олигодендроцитов участвуют в двустороннем сигнальном пути в корковых нейронных сетях. При передаче сигнала от предшественников олигодендроцитов обратно на нейроны происходит первым делом отделение поверхностного белка на клетках предшественниках и данный фрагмент может изменять силу передачи сигнала на возбуждаемые синапсы. Поэтому можно предположить, что изменения в функциях глиальных клеток может быть причиной в развитии такого заболевания, как шизофрения. Так что исследования в данном направлении продолжаются.

Еще одно исследование, связанное с клетками глии хотелось бы упомянуть:

Ученым центра Гельмгольца (Мюнхен) и Университета им. Людвига Максимилиана удалось перепрограммировать глиальные клетки в нейроны. В первый раз подобное преобразование удалось ученым in vivo в неполном объеме в 2005г., нейроны получились незрелыми и большей частью погибли в течение первой недели. В новом же исследовании 2016 года использовалась новая методика с вводом инициирующего фактора и субстанции, поддерживающей выживаемость клеток и их защиту от оксидативного стресса (все подробности – что за фактор и что за субстанция в полной статье). Было достигнуто полное превращение клеток и их жизнеспособность в течение недель.

Сначала исследование было проведено в культуре клеток и было отмечено большое количество погибших клеток. Новообразованные нейроны погибали по типу ферроптоза (программируемая окислительная некротическая гибель клеток, зависимая от ионов железа), что обусловлено возникновением избытка активного кислорода, когда глиальные клетки перестраиваются на нейронный обмен веществ, но при этом им не хватает соответствующих защитных механизмов. Именно для защиты от оксидативного стресса необходима трансдукция не только фактора инициации, но и регулятора апоптоза Bcl-2, а также добавление витамина Е, что в сумме колоссально повышает процент перепрограммированных нейронов.

Данные результаты дают надежду на то, что погибшие вследствие какого-либо рода повреждений нервные клетки можно будет снова заместить.

Источники:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1934590915005482

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.1001993

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1469-7580.2011.01359.x/abstract?systemMessage=Wiley+Online+Library+will+be+unavailable+on+Saturday+3rd+September+2016+at+08.30+BST/+03:30+EDT/+15:30+SGT+for+5+hours+and+Sunday+4th+September+at+10:00+BST/+05:00+EST/+17:00+SGT+for+1+hour++for+essential+maintenance.+Apologies+for+the+inconvenience

http://www.unn.ru/pages/issues/vestnik/19931778_2014_-_1-1(1)_unicode/23.pdf

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.1001993

http://www.nature.com/nature/journal/v504/n7480/full/nature12776.html

Источник: dx.doi.org

Комментарии: