Учёные кафедры нейротехнологий Института биологии и биомедицины Университета Лобачевского впервые в мире изучили старение самых многочисленных клеток глии — астроцитов — не по отдельности, а на десятках тысяч клеток, объединённых в астроцитарные сети.
Результаты исследований позволят разработать оптогенетические подходы для управления активностью астроцитов и нейронов стареющего головного мозга.
Глиальным клеткам ранее отводилась лишь роль «техподдержки» нервных клеток головного мозга, однако исследования последних лет доказали, что глия не только питает и защищает нейроны, но и обеспечивает их взаимодействие, стимулирует образование новых нейронных сетей, модулирует синаптическую пластичность, отвечает за воспалительные процессы в организме.
«На культурах астроцитов, полученных из мозга мыши, почти полгода мы наблюдали “общение” астроцитов между собой и объединение в сети. Впервые в мире удалось зафиксировать изменение работы астроцитарной сети при старении, это происходит на фоне снижения передач кальциевых сигналов от астроцита к астроциту — основного способа взаимодействия астроцитов между собой», — рассказала автор исследования, доцент кафедры нейротехнологий Института биологии и биомедицины ННГУ, доктор биологических наук Елена Митрошина.
Нижегородские учёные выяснили, что с возрастом «кальциевые волны» ослабевают, сигналы внутри астроцитарных сетей проходят реже. Количество астроцитов в сетях уменьшается, они изолируются друг от друга. Это может нарушать их взаимодействие с нейронами и приводить к нарушениям работы мозга.
Чтобы скорректировать эти процессы, учёные предлагают управлять активностью астроцитов и нейронов с помощью оптогенетики.
«Оптогенетика активно применяется для стимуляции нервных клеток. В мембрану клетки встраивают светочувствительный белок, а затем воздействуют на него светом определённой длины волны через оптоволокно, в результате нейрон активируется. Аналогично мы будем воздействовать на астроциты, чтобы остановить негативные процессы в стареющем мозге. Необходимые оптогенетические устройства уже разрабатываются в Университете Лобачевского», — сообщила Елена Митрошина.
По словам учёных, если эксперимент in vitro удастся, в ННГУ начнутся эксперименты на лабораторных животных.
Исследования проходят в рамках федерального проекта НЦМУ «Центр фотоники».
Результаты опубликованы в издании International Journal of Molecular Sciences.