Микроглия и астроциты разделили обязанности при поедании мертвых нейронов

Микроглия (зеленый) мигрирует к апоптотическому нейрону (красный) и поглощает его тело
Eyiyemisi Damisah et al. / Science Advances, 2020
Нейробиологи выяснили, что микроглия и астроциты разделяют обязанности при удалении остатков мертвых нейронов: первые утилизируют тело нейронов и близлежайшие отростки, а вторые — отдаленные ветви дендритного дерева. Для своевременной реакции на умирающий нейрон клеткам глии необходим рецептор Mertk — при его отсутствии астроциты не поляризуются, а микроглия позже мигрирует к гибнущей клетке. Если же из строя выбывает только микроглия, астроциты могут компенсировать ее функции и самостоятельно поглотить тело нервной клетки. У стареющих мышей удаление остатков мертвых нейронов происходит медленнее, но причины этого пока не ясны. Статья опубликована в журнале Science Advances.
Программируемая клеточная гибель, или апоптоз, играет важную роль в поддержании гомеостаза, в том числе в нервной системе. Гибель нейронов в мозге регулирует количество клеток и соотношение их типов, а кроме того происходит при патологиях. Остатки умерших клеток необходимо утилизировать, иначе может развиться воспалительный или аутоиммунный ответ.
Поеданием мертвых клеток занимаются фагоциты — в мозге млекопитающих это микроглия, а в некоторых случаях и астроциты. Однако неясно, как именно микроглия и астроциты реагируют на сигналы апоптотических нейронов и взаимодействуют между собой, ведь «поймать» умирающий нейрон и наблюдать за его утилизацией непросто.
Ученые из Йельской школы медицины под руководством Хайме Грутцендлера (Jaime Grutzendler) разработали метод, который позволил в режиме реального времени наблюдать за гибелью нейронов и работой фагоцитов. Апоптоз запускали в определенных клетках мозга мыши фотохимически — на нейроны светили лазерным лучом, и те погибали. Умирающие нейроны и глию, которая их разрушала, визуализировали с помощью двухфотонного микроскопа.
Ученые исследовали роль двух рецепторов (Axl и Mertk), которые считаются вовлеченными в распознавание сигналов гибнущих клеток. Отсутствие первого рецептора не повлияло на скорость работы фагоцитов, а у мышей без гена Mertk скорость удаления остатков мертвых нейронов была снижена (p < 0,05), при чем отсрочено было начало движения микроглии к нервным клеткам, а не время их поглощения. Кроме того, у нокаутных по Mertk мышей не поляризовались астроциты, хотя если гена не было только в микроглии, астроциты, наоборот, быстро поляризовались.
Наконец, за удалением мертвых нейронов пронаблюдали у старых мышей — ведь с возрастом многие нейроны отмирают, и необходимо вовремя утилизировать их. У мышей в возрасте 26-28 месяцев скорость апоптоза не отличалась от молодых животных, однако поглощение мертвых клеток занимало значительно больше времени (p < 0,01). Экспрессия Mertk с возрастом не изменилась, и причины замедленной работы фагоцитов в стареющем мозге остаются неясными.
При нейродегенеративных заболеваниях мироглия не успевает утилизировать все умирающие нейроны, и те начинают накапливаться, запускать воспаление и гибель новых нейронов. Зато при отсутствии гена Mertk нейродегенеративные заболевания развиваются медленнее — возможно, потому, что деградирующие нейроны остаются на своем месте дольше и продолжают частично выполнять свою работу.
Алиса Бахарева