Астроциты — это клетки глии (вспомогательной нервной ткани головного мозга), по форме похожие на звезду. Они находятся вокруг нейронов и синапсов (участков контакта между двумя нейронами), как бы охватывая их своими «лучами». О том, что астроциты переносят питательные вещества из крови в нейроны, было известно давно, но более детальному изучению этих клеток и роли, которую они выполняют в нервной системе, долгое время не уделялось значительного внимания. Считалось, что единственные клетки нервной системы, способные к передаче сигналов, — нейроны, а астроциты выполняют только вспомогательную функцию. Однако современные исследования показывают, что глиальные клетки также могут передавать сигналы и влиять на развитие синапсов.
Ученые из Университета Дьюка выяснили, что форма астроцитов и их взаимодействие с синапсами имеют ключевое значение для функционирования головного мозга.
Они обнаружили, что формирование астроцита зависит от его окружения: он обретает свою «звездную» форму только при контакте с синапсами. Если же астроцит выращивать в среде других клеток, он получается маленьким и тупоконечным. При этом для астроцита неважно, живой нейрон или убитый: в эксперименте астроциты, которые выращивали на убитых нейронах, обретали такую же сложную форму. Это показало, что процесс их формирования регулируется контактом клеточных поверхностей.
Далее исследователи определили, какие именно белки, находящиеся на поверхности клеток, производятся астроцитами. Особый интерес вызвали три специфических белка — нейролигины 1, 2, 3. Они участвуют в формировании синапсов, и ранее уже была показана их связь с развитием таких болезней, как аутизм и шизофрения.
Нейролигины 1, 2, 3 синтезируются астроцитами коры головного мозга и отвечают за их формирование и развитие, взаимодействуя с нейрексинами — мембранными белками нейронов.
«Отключив» нейролигин 2, ученые обнаружили, что это повлияло не только на форму астроцитов, но и на синапсы коры головного мозга, с которыми контактировали эти астроциты: нарушился баланс между тормозящей и возбуждающей активностью синапсов (возбуждающая активность усилилась, а тормозящая снизилась). Таким образом, ученые пришли к выводу, что процессы развития астроцитов и синапсов взаимосвязаны и контролируются нейролигинами, которые производят астроциты.
Поскольку мутации генов, контролирующих функционирование нейролигинов, отмечались при многих неврологических нарушениях, это исследование также указывает на то, что в основе механизма развития этих патологий лежат изменения, происходящие с астроцитами, которые и приводят к нарушению баланса процессов торможения и возбуждения, наблюдающегося при этих заболеваниях.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
Недавно ученые открыли еще одно новое свойство клеток глии.
Евгения Щербина