Воздействие амилоидных бляшек, которые появляются в головном мозге пациентов с болезнью Альцгеймера, может выходить за рамки воздействия отложений на нейроны – клетки, передающие электрохимические сигналы по нервной системе. В статье в фев. В 27 выпуске журнала Science исследователи из MassGeneral Institute for Neurodegenerative Disease (MGH-MIND) сообщают, что амилоидные бляшки могут также увеличивать активность астроцитов, звездообразных клеток нервной системы, которые традиционно считаются поддерживающими в нормальном функционировании мозга. Они также показывают, что гиперактивность астроцитов, вызванная амилоидом, распространяется по всему мозгу, а не ограничивается областями, непосредственно прилегающими к бляшкам.
"Наша работа предполагает, что амилоидные бляшки могут играть более сложную роль в изменении функции мозга, чем мы думали," говорит Кишор Кучибхотла из MGH-MIND, ведущий автор статьи в Science. "Бляшки развиваются быстро и, как было показано, вызывают относительно острую локализованную нейротоксичность. Мы показываем, что астроциты могут обеспечивать сетевой механизм, который может распространять воздействие бляшек на более отдаленные области мозга."
Долгое время считалось, что астроциты обеспечивают пассивную поддержку нейронов, но в начале 1990-х годов в культуре клеток было обнаружено, что они также могут передавать сигналы посредством временного повышения уровня кальция, которое перемещается от клетки к клетке волнообразным образом. Эти кальциевые волны распространяются на относительно большие расстояния в ответ на различные внешние раздражители. Поскольку астроцитов так много – они составляют примерно половину объема мозга – и они обнаруживаются по всему мозгу, исследователи MGH предположили, что на их функцию также может влиять присутствие амилоидных бляшек.
Используя передовые методы визуализации, которые дают представление об активности клеток головного мозга у живых мышей в реальном времени, исследователи пометили астроциты красителем, который загорается, когда клетка активна, и отключается, когда она не активна. Они были удивлены, увидев, что астроциты мерцают с гораздо большей скоростью у трансгенных мышей с большим количеством бляшек, чем у животных без бляшек. Активность астроцитов, связанная с бляшками, оказалась синхронизированной и передалась в отдаленные области мозга волнообразно. Другая технология визуализации показала, что уровни кальция в состоянии покоя были повышены во всей сети астроцитов животных с бляшками, но не у нормальных мышей. Блокирование активности нейронов не снижает активность астроцитов, что указывает на то, что известное влияние амилоида на активность нейронов не является ответственным за его очевидное воздействие на астроциты.
"Это первое убедительное доказательство того, что амилоидные бляшки нарушают передачу сигналов кальция в сети астроцитов посредством нейрон-независимого механизма, представленного на модели живых животных," говорит Кучибхотла. "Было высказано предположение, что эти межклеточные кальциевые волны, которые ранее наблюдались только в ответ на какой-то внешний раздражитель, указывают на существование или реакцию на травматическое повреждение. Наши данные подтверждают эту гипотезу, но еще предстоит определить, действительно ли наблюдаемые нами кальциевые сигналы защищают клетки или вредят им.
"Мы только начали касаться того, как отложение бляшек влияет на функцию астроцитов," он добавляет. "Один из ключевых вопросов будет заключаться в том, как усиление передачи сигналов астроцитами влияет на функцию нейронов, а другой будет заключаться в том, ограничивает ли активность астроцитов или усиливает отложение бляшек."
Брайан Бакскай, доктор философии MGH-MIND, старший автор научного отчета, говорит:, "Это исследование не только дает представление о роли астроцитарных сетей в головном мозге, но также предлагает новые возможности манипулирования этими сетями для лечения или предотвращения болезни Альцгеймера, а также других неврологических расстройств. Дальнейшие исследования фармакологических соединений, которые взаимодействуют с астроцитами, могут когда-нибудь привести к новым потенциальным методам лечения"
Источник: Массачусетская больница общего профиля