Человеческая микроглия получила раннюю специализацию

Исследователи составили детальное описание того, как меняются строение и функции клеток микроглии и их предшественниц в мозге человека до рождения, сообщается в Science. Выяснилось, что свойства, характерные для клеток иммунной системы, они приобретают между девятой и восемнадцатой неделями внутриутробного развития. Вероятно, это одна из причин, по которой центральная нервная система плода особенно чувствительна к неблагоприятным воздействиям в этот период.

Микроглия — один из типов иммунных клеток в головном мозге. Они не только борются с инфекциями (поскольку мозг окружен гематоэнцефалическим барьером, большинство возбудителей заболеваний просто в него не попадает), но и выполняет ряд других функций. Например, у взрослых мышей микроглия утилизирует тела погибших нейронов и их короткие отростки, в то время как переработкой длинных удаленных от тела клетки отростков занимаются астроциты. При внутриутробном развитии микроглия одной из первых попадает в головной мозг: ее обнаруживают там еще до формирования гематоэнцефалического барьера, миелиновых оболочек и созревания нейронов, и она влияет на все указанные процессы.

Самим клеткам микроглии тоже необходимо созреть. При созревании меняется активность ряда их генов, что можно отследить при помощи эпигенетических маркеров и транскриптомики (определения репертуара и количества различных молекул РНК в клетках). Известно, когда и как это происходит у мышей, но об изменениях микроглиальных клеток в ходе внутриутробного развития человека известно меньше, и масштабного системного анализа всех процессов до сих пор не было.

Его провели нейробиологи из Бельгии и Нидерландов под руководством Барта Эггена (Bart Eggen) из Университетского медицинского центра Гронингена. Они использовали образцы микроглии 23 человеческих плодов и получили транскриптомы одиночных клеток для 15782 элементов микроглии и 781 клеток нервной системы, относившихся к другим типам.

Исследователи проанализировали данные об активности в среднем 977 генов на клетку и зарегистрировали 22330 уникальных молекулярных меток, позволяющих выяснить, чем занимается данная клетка. Оказалось, что в любой момент времени популяция микроглиальных клеток в мозге плода неоднородна, и исходя из соотношения различных РНК в клетке можно выделить семь основных стадий развития микроглии.

Сначала, ближе к девятой неделе внутриутробного развития, элементы микроглии обладают в первую очередь свойствами фагоцитов, то есть способны поглощать другие клетки, их части и неклеточные объекты. Затем, ближе к восемнадцатой неделе, они приобретают свойства зрелой микроглии, в частности, способность к презентации антигенов и выделению ряда цитокинов — то есть тому, на что обычно способны клетки иммунной системы.

Межполовых отличий в созревании человеческой микроглии авторы не нашли, хотя у грызунов они есть. Одна из причин, почему их не удалось выявить, — неравное соотношение доли мужских и женских эмбрионов. В целом порядок изменений в микроглиальных клетках человеческих плодов мало отличался от такового для эмбрионов мышей. Также известно, что воспаление и различные заболевания самок мышей в первой половине беременности влияют на экспрессию генов в микроглии их потомства. Играют роль и микробиомы различных органов матерей. Вероятно, что те же факторы на соответствующих сроках беременности нарушают развитие микроглии и у человека.

Недавно другая группа исследователей из Бельгии и Великобритании показала, что у мышей важную роль в созревании клеток микроглии играют CD4 T-лимфоциты (они же активируют микроглию в обонятельных луковицах, таким образом мешая вирусам попасть в головной мозг). Если их во время внутриутробного развития в мозге не окажется, то микроглия останется в состоянии, среднем между «младенческим» и «взрослым», что приводит к нарушениям поведения. Резидентные (то есть в норме не перемещающиеся по организму) CD69⁺ CD4 Т-клетки мозга присутствуют и в мозге здоровых людей, однако экспериментов, в ходе которых определяли бы их влияние на микроглию, не проводили. Вполне вероятно, что оно есть — как и в случае мышей.

Светлана Ястребова