Клетки нервной ткани оказались способны делиться друг с другом митохондриями

Ученые из Китая и США выяснили, что повреждение нейронов заставляет вспомогательные клетки-астроциты производить и передавать им новые митохондрии. Этот процесс обеспечивает восстановление разрушенной ткани, считают авторы статьи, опубликованной в журнале Nature.
«Вспомогательные» клетки нейроглии, в том числе и астроциты, составляют большую часть нервной ткани и обеспечивают полноценную работу нейронов. Нейроглия обеспечивает их обмен веществ и доставку кислорода, облегчает передачу сигналов, дает структурную опору, защищает. Так, несколько лет назад было показано, что поврежденные митохондрии транспортируются из нейронов в астроциты, где уже подвергаются утилизации. Работая под руководством профессора Эн Ло (Eng Lo), ученые из Гарвардской медицинской школы и Столичного медицинского университета в Пекине показали, что возможен и обратный путь: новые, здоровые митохондрии могут передаваться из астроцитов в нейроны, обеспечивая их быстрое восстановление после повреждений.
Экспериментируя с астроцитами, полученными из коры головного мозга крыс, исследователи выяснили, что они действительно выделяют митохондрии в окружающую среду. С помощью метода CRISPR/Cas9 были получены и генномодифицированные клетки с усиленным производством белка CD38, который катализирует синтез циклической АДФ-рибозы, сигнальной молекулы, необходимой для работы кальциевых мембранных каналов, в том числе и в митохондриях. Ранее уже демонстрировалось, что присутствие глутамата – нейромедиатора, избыток которого может говорить о перевозбуждении или истощении нейронов – стимулирует производство CD38 в астроцитах. Как и ожидали авторы, ГМ-клетки с усиленным синтезом CD38 производили и выделяли в среду намного больше митохондрий.
Ученые предположили, что этот процесс может развиваться при повреждении нейронов, помогая их заживлению. Это удалось подтвердить и экспериментально, на нейронах крысиной коры, которые подвергали кислородной и глюкозной депривации, имитируя состояние ишемического инсульта и вызывая их повреждения. При добавлении к таким клеткам жидкости, содержавшей выделенные астроцитами митохондрии, уровень АТФ в них начинал восстанавливаться. Использование флуоресцентных маркеров позволило подтвердить, что нейроны при этом успешно поглотили митохондрии из среды и даже образовали новые отростки. Если же митохондрии из жидкости удалялись центрифугированием, восстановления нейронов практически не происходило.
Этот механизм удалось подтвердить и в экспериментах in vivo. Вновь подготовив жидкость с митохондриями, которые выделили астроциты, авторы хирургически вызывали у подопытных крыс ишемическое повреждение тканей мозга, и через трое суток инъецировали митохондриальные частицы непосредственно в мозг. Еще через сутки поврежденные нейроны извлекались, и иммунное окрашивание показало, что они транспортировали митохондрии внутрь, а их активность стала выше, нежели у нейронов мышей в контрольной группе.
«Данная работа позволяет предположить, что астроциты способны выделять внеклеточные митохондриальные частицы, которые поступают в нейроны, поддерживая их жизнеспособность и восстановление после инсульта», – осторожно резюмируют Эн Ло и его соавторы, добавляя, что многие детали этого механизма, его роли и регуляции остаются неясными. Ученые отмечают, что митохондрии – далеко не единственный фактор, который производят и транспортируют астроциты для восстановления поврежденных нейронов, и что те же или другие факторы могут синтезировать и другие клетки нейроглии.

Роман Фишман

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Американцы составили водную карту поверхности Луны

Основываясь на уточненных спектроскопических данных, американские астрофизики составили первые количественные карты содержания воды на поверхности Луны. Полученные данные показали, что основным источником воды на поверхности Луны является солнечный ветер. А составленные карты могут потом быть использованы для уточнения теоретических моделей поведения летучих веществ на безвоздушных космических объектах. Работа опубликована в Science Advances.