Удивителното откритие на нов тип мозъчни клетки

Учените са идентифицирали нова хибридна мозъчна клетка, която споделя характеристиките на невроните и астроцитите. Това откритие може да уреди дългогодишни дебати в неврологията за ролята на астроцитите в синаптичното предаване.

Изследователите са открили нова хибридна мозъчна клетка, която преодолява пропастта между неврони и астроцити. Тази клетка може да освобождава невротрансмитери и може да повлияе на състояния като епилепсия и да подобри паметта, осигурявайки обещаващи пътища за невронаучни изследвания и потенциални лечения.

Неврологията е в голяма революция. Двете основни семейства клетки, които изграждат мозъка, неврони и глиални клетки, тайно са скрили хибридна клетка, по средата между тези два класа.

Откакто съществува невронауката, е известно, че мозъкът функционира предимно благодарение на невроните и способността им бързо да се развиват и да предават информация чрез своите мрежи. За да ги подкрепят в тази задача, глиалните клетки изпълняват серия от структурни, жизнени и имунологични функции, в допълнение към стабилизирането на физиологичните параметри.

Някои от тези глиални клетки, известни като астроцити, плътно обграждат синапсите, които са точките на свързване, където невротрансмитерите се освобождават за предаване на информация между невроните. Ето защо невролозите отдавна предполагат, че астроцитите могат да играят активна роля в синаптичното предаване и да участват в обработката на информация. Въпреки това, проучванията, проведени досега, за да докажат това, страдат от противоречиви резултати и все още не са постигнали окончателен научен консенсус.

Чрез идентифициране на нов клетъчен тип с характеристики на астроцити и експресиране на молекулярната машина, необходима за синаптично предаване, невролози от Департамента по основни невронауки на Факултета по биология и медицина на Университета в Лозана (UNIL) и Wiess Center for Biosciences and Neural Инженерството в Женева сложи край на годините на спорове.

ключ към пъзела

За да потвърдят или опровергаят хипотезата, че астроцитите, подобно на невроните, са способни да освобождават невротрансмитери, изследователите първо изследват молекулярното съдържание на астроцитите, използвайки съвременни методи на молекулярна биология. Тяхната цел беше да намерят следи от механизма, необходим за бързото освобождаване на глутамат, основният невротрансмитер, използван от нервните клетки.

„Резолюцията, с която ни позволяват методите за едноклетъчна транскрипция, ни позволи да демонстрираме наличието на транскрипти в астроцитно изглеждащи клетки, везикуларния протеин VGLUT, който е отговорен за популацията на везикули от глутамат-освобождаващи неврони. Тези транскрипти се намират в плъхове „Идентифицирахме и други специализирани протеини в тези клетки, които са от съществено значение за функцията на глутаматергичните везикули и тяхната способност да комуникират бързо с други клетки“, казва Лудовик Тили, асистент в UNIL, и съдиректор на изследването.

нови функционални клетки

След това невролозите се опитаха да видят дали тези хибридни клетки са функционални, т.е. те действително могат да освобождават глутамат толкова бързо, колкото синаптичното предаване. За да направи това, изследователският екип използва усъвършенствана техника за изображения, която може да изобрази глутамат, освободен от везикули в мозъчната тъкан и в живи мишки.

„Ние идентифицирахме подгрупа от астроцити, които реагират на селективни стимули с бързо освобождаване на глутамат, което се случи в пространствено дефинирани региони на тези клетки, напомнящи синапси“, казва Андреа Волтера, почетен професор в UNIL и гостуващ преподавател в Wyss Center, съдиректор . ученето.

В допълнение, това освобождаване на глутамат има ефект върху синаптичната трансмисия и регулира невронните вериги. Изследователският екип успя да демонстрира това чрез потискане на експресията на VGLUT от хибридните клетки.

„Те са клетки, които модулират невронната активност, контролирайки нивото на комуникация и възбуждане в невроните“, казва Роберта ДиЧелия, първият автор на изследването и водещ изследовател на UNIL. Без този функционален механизъм проучването показва, че дългосрочното потенциране, нервен процес, участващ в механизмите за запаметяване, е нарушено и паметта на мишките е засегната.

Връзки с мозъчни заболявания

Последствията от това откритие се простират до мозъчни нарушения. Чрез специфичното разрушаване на глутаматергичните астроцити, изследователският екип демонстрира ефекти за подобряване на паметта, но също така отбеляза връзки със заболявания като епилепсия, при които гърчовете се обострят. И накрая, проучването показа, че глутаматергичните астроцити също играят роля в регулирането на мозъчните вериги, участващи в контрола на движението, и могат да предложат терапевтични цели за болестта на Паркинсон.

„Между невроните и астроцитите, сега имаме под ръка нов тип клетки. Неговото откритие разкрива огромни изследователски перспективи. Нашите предстоящи проучвания ще изследват потенциалната защитна роля на този тип клетки срещу увреждане на паметта.“ Болест на Алцхаймер болест, както и нейната роля в региони и болести, различни от изследваните тук“, проект Андреа Волтера.

Справка: „Специализираните астроцити медиират глутаматергичното предаване в централната нервна система“ Написано от Роберта Де Сеглия, Ада Лайдън, Дейвид Грегъри Литвин, Барбара Лейк Линд, Джовани Кареро, Емануеле Клаудио Латалиата, Ерика Бендучи, Мария Амалия де Кастро, Ярослав Савчук, Илария Витали, Анураг Рняк, Мауро Конгио, Тара Каноника, Уилям Уисдън, Кенет Харис, Мануел Мамели, Николас Меркюри, Лудовик Тили и Андреа Волтера, 6 септември 2023 г., природа.
doi: 10.1038/s41586-023-06502-s