Нейроны сообщают стволовым клеткам, что нужны новые нейроны
Найдено первое звено новой цепи восстановления головного мозга
LifeSciencesToday по материалам Duke University: Neuron Tells Stem Cells to Grow New Neurons
Ученые из Университета Дьюка открыли новый тип нейронов головного мозга взрослого организма. Эти нейроны способны передавать нейральным стволовым клеткам информацию о необходимости начать активно дифференцироваться в нейроны. Хотя эксперименты находятся на ранней стадии, их результаты говорят о возможной способности мозга к самовосстановлению.
Некоторое время назад нейробиологи заподозрили, что головной мозг обладает определенной способностью управлять образованием новых нейронов, но было трудно определить, откуда идут эти инструкции, объясняет руководитель исследования Чай Куо (Chay Kuo), MD, PhD, адъюнкт-профессор клеточной биологии, нейробиологии и педиатрии.
В исследовании на мышах его группа обнаружила ранее неизвестную популяцию нейронов в субвентрикулярной (субэпендимальной) зоне (subventricular zone, SVZ) – нейрогенной нише мозга взрослого организма, прилегающей к стриатуму. Эти нейроны синтезируют холинацетилтрансферазу (choline acetyltransferase, ChAT) – фермент, необходимый для синтеза нейромедиатора ацетилхолина. Используя оптогенетические инструменты, позволявшие настраивать частоту возбуждения ChAT+ нейронов с помощью лазера, исследователи смогли увидеть явные изменения в пролиферации нейральных стволовых клеток.
В субэпендимальной нейрогенной нише мозга взрослого организма электрические сигналы,
генерируемые ChAT+ нейронами, дают начало новым мигрирующим нейробластам,
видимым на рисунке движущимися по клеткам эпендимы.
(Рис. O'Reilly Science Art)
Статья с результатами этих экспериментов опубликована 1 июня в раннем интернет-издании журнала Nature Neuroscience (Paez-Gonzalez et al., Identification of distinct ChAT neurons and activity-dependent control of postnatal SVZ neurogenesis).
Популяция зрелых ChAT+ нейронов – это только одна часть неописанной нейронной цепи, которая, по-видимому, взаимодействует со стволовыми клетками и сообщает им о необходимости усилить образование новых нейронов, объясняет доктор Куо. Ученые пока не знают ни всех частей этой цепи, ни используемого ею кода, но, управляя сигналами ChAT+ нейронов, доктор Куо и его коллеги пришли к однозначному выводу, что эти клетки необходимы и достаточны для контроля над образованием новых нейронов в SVZ-нише.
«Мы занимались изучением того, как в головном мозге взрослого организма поддерживается нейрогенез. И было очень неожиданно и интересно обнаружить этот скрытый путь – нейронную цепь, которая непосредственно управляет образованием стволовыми клетками незрелых нейронов», - продолжает доктор Куо. «Это была увлекательная охота за сокровищами, в ходе которой мы не раз оказывалась в тупике!».
Этот проект был инициирован более пяти лет назад, когда, изучая, как формируется SVZ-ниша, ведущий автор статьи в Nature Neuroscience Патриция Паес-Гонсалес (Patricia Paez-Gonzalez) столкнулась с нейрональными процессами, связанными с нейральными стволовыми клетками.
Молодые нейроны, образовавшиеся благодаря этим сигналам, предназначались для обонятельной луковицы мышей, так как у грызунов значительная часть головного мозга сопряжена с обонянием и нуждается в новых нейронах для поддержания этого процесса. Но, возможно, что у человека, с его гораздо менее выраженной обонятельной луковицей, новые нейроны образуются для других областей мозга. Одной из таких областей может быть стриатум.
При изучении постинсультных поражений у грызунов было замечено, что клетки SVZ, очевидно, мигрируют в соседний стриатум. А буквально в прошлом месяце в журнале Cell группа шведских ученых сообщила о том, что они впервые наблюдали только что образовавшиеся нейроны – так называемые интернейроны – в стриатуме человека. Шведские исследователи сообщили и о еще одном интересном факте: у пациентов с болезнью Хантингтона в этой области новорожденные интернейроны, по-видимому, отсутствуют.
По мнению директора Института нейральных стволовых клеток Ренсселера (Neural Stem Cell Institute of Rensselaer) Салли Тэмпл (Sally Temple), не принимавшей участия в данном исследовании, «это очень важная и значимая популяция клеток, контролирующая стволовые клетки. Понять, как в субвентрикулярной зоне вступает в игру иннервация, – действительно очень интересно».
Группа доктора Куо открыла эту систему, следуя за холинергическим сигналингом, но другие ученые пришли к той же нише по дофаминергическим и серотонинергическим сигналам, продолжает Тэмпл. «Это действительно очень горячая область, потому что это превосходная для изучения ниша стволовых клеток. Именно в этой великолепной нише можно наблюдать межклеточные взаимодействия».
Вновь открытие клеточные связи дают доктору Куо надежду, что ученым, в конечном счете, удастся найти способ «привлечь определенные цепи головного мозга к обновлению его «hardware». «Как было бы замечательно, если бы мы смогли модернизировать “железо” мозга, чтобы оно могло быть на уровне нового программного обеспечения». По его словам, возможно, найдется способ совместить поведенческую терапию и лечение стволовыми клетками после травмы головного мозга, чтобы устранить хотя бы часть повреждений.
Вопросы, которые теперь стоят перед Куо и его коллегами, это каковы выше- и нижележащие относительно ChAT+ нейронов сигналы. Какие сигналы мозга, адресованные ChAT+ нейронам, заставляют их передавать информацию стволовым клеткам о необходимости генерации молодых нейронов, и в чем та логика, которая управляет реакцией стволовых клеток на разные частоты электрической активности ChAT+?
Большой вопрос и в том, каким образом новые компоненты внедряются в уже существующую нейронную цепь – практика, применению которой головной мозг обычно сопротивляется.
«Я думаю, что некоторые нейронные цепи принимают новых членов, а некоторые – нет», - выдвигает предположение доктор Куо.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
09.06.2014