logo

Пользовательского поиска

Sunday 18th of November 2018

Астроциты принимают активное участие в ремоделировании нервных цепей

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Статьи - Нейродегенеративные заболевания
Автор: Administrator   
04.01.2014 12:02

 

Человеческие астроциты

Человеческие астроциты (Фото: beyondthedish.wordpress.com)


Неврологи из Школы медицины Стэнфордского университета (Stanford University School of Medicine) описали новую роль давно известного, но остающегося загадочным класса клеток головного мозга. Открытие американских ученых, опубликованное он-лайн в журнале Nature, показывает, что эти клетки, из-за звездчатой формы называемые астроцитами, активно оптимизируют нервные цепи путем селективного удаления лишних синапсов – контактов, посредством которых происходит межнейронная передача импульсов.


Количественно астроциты составляют более трети всех клеток человеческого мозга. Но еще совсем недавно их роль была неясна. Данное исследование проведено на ткани головного мозга мышей, но, по мнению его руководителя профессора нейробиологии Бэна Барреса (Ben Barres), MD, PhD, его результаты, скорее всего, применимы и к мозгу человека.

«Эта функция астроцитов совершенно неизвестна», - подчеркивает ученый.

Его открытие в очередной раз подтверждает, что во взрослом мозге имеет место значительное ремоделирование нервных цепей, и астроциты, как скульпторы, постоянно видоизменяют архитектуру синаптических связей. Кроме того, оно поднимает вопрос о том, может ли ослабление или усиление этой функции астроцитов лежать в основе, соответственно, потери мозгом способности к ремоделированию в старости или массового разрушения синапсов, приводящего к нейродегенеративным заболеваниям, таким как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.

«Если речь идет об образовании, функционировании и разрушении синапсов, то астроциты здесь – основная движущая сила», - считает профессор Баррес. В своих предыдущих исследованиях он и его коллеги показали, что астроциты играют решающую роль в определении времени и места образования новых синапсов.

Новое исследование показало, что в зрелом возрасте процесс разрушения синапсов сохраняется и инициируется активностью нейронов, предполагая, что астроциты могут играть центральную роль в постоянной тонкой настройке и реконфигурации нервных цепей, происходящих на протяжении всей жизни в ответ на опыт – обучение, воспоминания, эмоции и движение. В то время как нейроны здорового мозга сохраняются на протяжении большей части жизни человека, контакты между ними – синапсы – постоянно образуются, укрепляются, ослабевают или разрушаются.

Профессор нейробиологии Бэн Баррес (Ben Barres), MD, PhD.

 

Профессор нейробиологии Бэн Баррес (Ben Barres), MD, PhD. (Фото: Stanford University School of Medicine)

 

 

Группа профессора Барреса ранее уже связала с удалением лишних синапсов в начале развития, когда молодой мозг претерпевает постоянное ремоделирование нервных цепей, еще один тип клеток мозга – микроглию. Новое исследование показывает, что роль астроцитов в синаптической оптимизации отличается от роли микроглии как по срокам, так и по механизму. (Новый виновник предрасположенности стареющего мозга к развитию нейродегенеративных заболеваний).

Профессор Баррес и его коллеги заподозрили участие астроцитов в процессе удаления лишних синапсов, когда, разработав методы выделения исключительно чистых популяций различных видов клеток головного мозга, увидели, что в астроцитах активны гены двух разных биохимических путей. Эти пути участвуют в фагоцитозе, процессе «сбора мусора», посредством которого специализированные клетки организма захватывают, поглощают и переваривают мертвые клетки, бактерии, инородные частицы из ран. На конце этих двух путей находятся два фагоцитарных рецептора, MERKTK и MEGF10, которые, как было показано на других типах клеток, связываются со специфическими белками на клетках-мишенях, инициируя их захват, поглощение и переваривание.

Известно, что большая часть поверхностной мембраны астроцитов, как правило, находится в тесном контакте с нейронами. Фактически один астроцит может контактировать с тысячами синапсов. Естественно, что ученые заинтересовались, играют ли астроциты какую-либо роль в их разрушении.

Сначала исследователи продемонстрировали, что как MERKTK, так и MEGF10, наряду со своим полным набором инструментов из взаимодействующих белков, присутствуют в живых астроцитах головного мозга мыши (на сегодня это подтверждено и на человеческих астроцитах, хотя работа еще не опубликована), а затем показали, что in vitro мышиные астроциты жадно пожирают синапсы и направляют их в лизосомы – очень кислые внутриклеточные утилизаторы отходов, присутствующие в большинстве клеток организма. Но это поглощение зависело от наличия у астроцитов функциональных MEGF10 и MERTK. Подавление функции одного или другого рецептора на половину снижало способность астроцитов поглощать синапсы; нокаут обоих рецепторов снижал активность поглощения синапсов примерно на 90 процентов.

Чтобы убедиться, что то же происходит и в реальной жизни, ученые обратились к известной экспериментальной модели – области мозга, называемой латеральным коленчатым телом (ЛКТ), являющейся одним из важнейших компонентов системы обработки зрительной информации. Латеральное коленчатое тело принимает входные сигналы от нейронов всего лишь на пару шагов ниже относительно фоторецепторов сетчатки. В начале развития нейроны латерального коленчатого тела получают информацию от обоих глаз. Но в один из важнейших моментов развития начинает действовать высокоизбирательный процесс оптимизации синаптических связей, в результате чего каждый нейрон с одной стороны ЛКТ контактирует, преимущественно, с нейронами только одного глаза. Этот процесс оптимизации в ЛКТ зависим от передачи волн спонтанных нейронных импульсов, поступающих из сетчатки.

Экспериментируя на мышах, вступивших в период удаления лишних синапсов в ЛКТ, исследователи пометили входящие нейроны этой системы разноцветными красителями, так что их синаптические области могли бы быть обнаружены в астроцитах, если бы астроциты их поглотили. Многие из этих меток действительно обнаружились в лизосомах астроцитов, показывая, что эти клетки активно поглощали синапсы. Нокаут одного или другого или, тем более, обоих фагоцитарных рецепторов значительно снижал количество меченого синаптического материала в астроцитах. Кроме того, ослабление MERKTK- и MEGF10-функции астроцитов приводило к неспособности нейронов ЛКТ ограничить свои контакты нейронами только одного глаза, четко указывая на причастность к этому процессу астроцитов. Электрофизиологические эксперименты доказали, что нейроны ЛКТ нокаутированных по MERKTK и MEGF10 мышей сохраняли чрезмерное количество синапсов, демонстрируя, что астроциты играют активную роль в удалении лишних синапсов в процессе развития.

Важно отметить, что введение препарата, блокирующего передачу идущих из сетчатки спонтанных волн электрических импульсов серьезно нарушает способность астроцитов поглощать синапсы, показывая, что это их свойство связано с нейрональной активностью. Другие тесты доказали, что астроцитарный фагоцитоз синапсов продолжается и в зрелом возрасте.

По мнению профессора Барреса, результаты его работы поднимают очень важный вопрос: функционируют ли астроциты – в ответ на индуцированную опытом активность мозга – на протяжении всей жизни, постоянно реструктурируя наши нейронные сети? Возрастное замедление поглощения астроцитами синапсов, как это происходит с другими типами клеток с фагоцитарной активностью, может означать снижение способности стареющего мозга адаптироваться к новому опыту, считает ученый.

«Возможно, астроциты нам нужны для пожирания старых синапсов, чтобы освободить место новым. Если это так, может быть, ученые когда-нибудь смогут разработать препараты, предотвращающие ослабление фагоцитарной функции астроцитов», - добавляет Баррес.

Такие препараты могли бы предотвратить накопление в стареющем мозге переживших свой расцвет синапсов, предрасположенных к дегенерации при болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваниях, для которых характерна их массовая потеря.

 

 

По материалам

Common brain cell plays key role in shaping neural circuits, study finds

 

Оригинальная статья:

Won-Suk Chung, Laura E. Clarke, Gordon X. Wang, Benjamin K. Stafford, Alexander Sher, Chandrani Chakraborty, Julia Joung, Lynette C. Foo, Andrew Thompson, Chinfei Chen, Stephen J. Smith & Ben A. Barres. Astrocytes mediate synapse elimination through MEGF10 and MERTK pathways

 

© «Астроциты принимают активное участие в ремоделировании нервных цепей». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Нейродегенеративные заболевания.

 

 

Еще об астроцитах


Астроциты помогают дифференциации нейральных стволовых клеток в зрелые нейроны

Подтверждена разрушительная роль активации астроцитов при болезни Альцгеймера

Астроциты как новая мишень для лечения болезни Альцгеймера

Астроциты образуют глимфатическую систему головного мозга

Виновник гибели нейронов при болезни Альцгеймера – апоптоз астроцитов

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday706
mod_vvisit_counterYesterday978
mod_vvisit_counterThis week706
mod_vvisit_counterLast week6784
mod_vvisit_counterThis month14392
mod_vvisit_counterLast month40524
mod_vvisit_counterAll days4183422

We have: 97 guests, 15 bots online
Your IP: 54.82.79.137
 , 
Today: Ноя 18, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.