Ученым, изучающим заболевания головного мозга, возможно, потребуется выйти за рамки нервных клеток и обратить внимание на звездообразные клетки, известные как "астроциты," потому что они играют особую роль в развитии и поддержании нервных цепей и могут способствовать широкому спектру заболеваний, согласно новому исследованию исследователей Калифорнийского университета в Сан-Франциско.
В исследовании, опубликованном 28 апреля 2014 года в журнале Nature, исследователи сообщают, что неисправные астроциты могут способствовать нейродегенеративным расстройствам, таким как болезнь Лу Герига (БАС), и, возможно, даже нарушениям развития, таким как аутизм и шизофрения.
Дэвид Роуитч, доктор медицины, доктор философии, профессор педиатрии и нейрохирургии UCSF и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза, руководили исследованием.
Исследователи обнаружили на мышах, что определенная форма астроцитов в спинном мозге секретирует белок, необходимый для выживания нервной цепи, которая контролирует рефлекторные движения. Это открытие является первой демонстрацией того, что различные типы астроцитов существуют для поддержки развития и выживания отдельных нервных цепей в определенных местах центральной нервной системы.
Астроцитов намного больше, чем нейронов, проводящих сигнал, и они составляют большинство клеток головного мозга. Но там, где нейробиологи привыкли видеть только ваниль, когда дело доходит до астроцитов – рассматривая их всех как одинаковых, несмотря на различное расположение в головном и спинном мозге, – теперь им придется вообразить "31 вкус" или больше.
По словам Роуича, руководителя неонатологии UCSF Benioff Children’s Hospital в Сан-Франциско, могут существовать даже сотни различных разновидностей астроцитов, выполняющих определенные функции в разных местах.
"Наше исследование показывает роль специализированных астроцитов, которые функционируют, поддерживая определенные виды нейронов в своем районе," Роуитч сказал.
Под руководством научного сотрудника лаборатории Ровича Анны Молофски, доктора медицинских наук, исследователи изучали сенсорно-двигательную цепь спинного мозга, которая позволяет мышам и людям реагировать без мысли – например, отдергивать конечность от чего-то горячего.
Команда обнаружила, что белок под названием Sema3a вырабатывается гораздо больше астроцитами, расположенными рядом с двигательными нейронами, чем астроцитами из других областей спинного мозга. Они пришли к выводу, что мотонейроны нуждаются в этом источнике Sema3a из местных астроцитов, потому что, когда производство Sema3a было заблокировано, моторные нейроны не смогли сформировать нормальные связи, и половина из них умерла.
Моторные нейроны также умирают при БАС, смертельном нейродегенеративном заболевании, и при спинальной мышечной атрофии, заболевании, которое может поражать новорожденных. В других исследованиях ученые обнаружили, что аномальные астроциты могут оказывать токсическое действие на двигательные нейроны.
Молофски – психиатр, изучающий, как астроциты организуют нервные цепи и как нарушения этих нервных цепей во время развития или болезни могут вызывать аномальную функцию астроцитов. Считается, что нарушенные нервные цепи ответственны за определенные психические расстройства.
"Непосредственные последствия этого исследования касаются заболеваний двигательных нейронов, таких как БАС, но я думаю, что наши результаты могут также применяться в более общем плане к заболеваниям формирования нервных цепей в головном мозге, таким как аутизм, шизофрения и эпилепсия," Молофски сказал. "Чтобы достичь всестороннего понимания того, как формируются и поддерживаются нейронные цепи, кажется важным, чтобы мы объединили знания о том, как астроциты поддерживают этот процесс."
Роуитч соглашается. "В той мере, в какой психиатрическое или неврологическое заболевание локализовано в определенной части мозга, мы должны теперь рассмотреть потенциально специализированный тип астроцитов, регулирующих нервные связи в этой области, и их вклад в заболевание," он сказал.