На протяжении многих лет изучение нейродегенеративных заболеваний и повреждений спинного и головного мозга было сосредоточено на вреде, который эти болезни наносят нервным клеткам или нейронам. Однако в рамках нового исследования учёные решили изучить работу астроцитов. В норме астроциты должны окружать и защищать нейроны, способствуя нормальному функционированию последних. Но, как оказалось, иногда в организме может возникнуть подвид астроцитов, занимающихся уничтожением нейронов, а не восстановлением их после болезни или травмы.
В международном исследовании приняли участие специалисты из Медицинской школы Стэнфордского университета (Stanford University School of Medicine) и Мельбурнского университета (University of Melbourne). Результаты работы опубликованы в издании Nature.
Авторы работы полагают, что сделанное ими открытие может привести к появлению новых подходов к лечению черепно-мозговых травм и таких серьёзных неврологических заболеваний, как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера.
Ведущий автор исследования доктор Шейн Лидделоу (Shane Liddelow), работающая в отделении фармакологии и терапии Мельбурнского университета и в отделении нейробиологии в Стэнфорде, рассказывает, что астроциты обычно описываются как «клетки-помощники». Однако в некоторых случаях — и это уже описывалось в научной литературе — астроциты начинают уничтожать другие клетки мозга. Тем самым бывшие «помощники» усугубляют повреждения, обусловленные болезнью или травмой.
«Настолько разные функции, характерные для астроцитов, вызывали недоумение у учёных. Но распределение астроцитов по двум подвидам, выполненное в нашей работе, может помочь в решении этой загадки», — рассказывает доктор Лидделоу.
Долгое время считалось, что астроциты — клетки звездчатой формы, расположенные в нервной системе, — являются чем-то вроде «упаковочного материала». Количество астроцитов в мозге приблизительно в пять раз превышает количество нейронов. Предполагалось, что эти вспомогательные клетки просто формируют структуру, в которой и располагаются «главные» клетки нервной системы, нейроны.
Однако недавно выяснилось, что функции астроцитов вовсе не сводятся к механической поддержке нейронов. Напротив, звездчатые клетки играют много сложных и важных ролей, участвуя в работе нервной системы в целом. Уже установлено, например, что астроциты способствуют выживанию нейронов и участвуют в формировании нейронных сетей.
Известно также, что в результате черепно-мозговой травмы или болезни астроциты, находящиеся в состоянии покоя, могут превращаться в «реактивные астроциты». Свойства клеток при этом меняются, однако учёным пока не вполне ясно, относится ли это превращение к полезным или вредным.
Авторы нового исследования смогли обнаружить подтип реактивных астроцитов, получивший название A1.
Астроциты A1 теряют способность помогать нейронам выживать и создавать новые связи. Вместо этого они индуцируют гибель нейронов и олигодендроцитов, клеток, участвующих в выработке миелина. Последний представляет собой что-то вроде «изоляции», покрывающей нервные волокна и ускоряющей проведение сигнала по ним.
Исследователи также обнаружили, что астроциты A1 в больших количествах присутствуют в нервной системе пациентов, страдающих нейродегенеративными заболеваниями, в том числе — рассеянным склерозом, болезнью Паркинсона, болезнью Альцгеймера, болезнью Хантингтона и боковым амиотрофическим склерозом.
Например, в образцах тканей префронтальной коры мозга пациента, страдавшего болезнью Альцгеймера, около 60% астроцитов принадлежали к подтипу A1. С другой стороны, известно, что это заболевание наносит наиболее серьёзные ущерб именно в области префронтальной коры.
Старший автор работы Бен Баррес (Ben Barres), профессор нейробиологии, биологии развития, неврологии и нейронаук из Стэнфордского университета отметил, что астроциты не всегда оказываются «хорошими парнями» и заключил: «Аномальные астроциты в подозрительно больших количествах присутствуют в образцах тканей мозга пациентов, перенёсших травмы или страдавших тяжёлыми неврологическими заболеваниями. С точки зрения практической медицины, это открытие обладает очень хорошим потенциалом».
