Клетки микроглии способны регулировать активность нейронов по принципу отрицательной обратной связи — говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature. Этот механизм предохраняет мозг от слишком сильного возбуждения нейронов, которое ведет к припадкам. Возможность микроглии регулировать нейронную активность зависит от ее способности распознавать и расщеплять молекулы АТФ, которые нейроны выделяют при активации. Расщепленные молекулы превращаются в аденозин, который подавляет активность нейронов. Такая обратная связь может играть важную роль в защите мозга от нейродегенеративных заболеваний.
Клетки мозга млекопитающих — это не только нейроны, но и клетки глии, которые выполняют множество функций: недавние исследования показали, что глия даже участвует в восприятии боли. Среди клеток глии выделяют микроглию — один из типов иммунных клеток. Помимо борьбы с инфекциями, клетки микроглии вместе со звездчатыми клетками (астроцитами) могут поедать мертвые нейроны, что позволяет избежать воспаления в мозге.
Исследователи из Школы медицины Икана Медицинского центра Маунт-Синай под руководством Аны Бадимон (Ana Badimon) обнаружили новую функцию микроглии: регуляцию нейронной активности по принципу отрицательной обратной связи. Ученые создали мутантные нейроны, которые несли рецепторы к клозапин-N-оксиду. Так нейроны можно активировать при помощи этого вещества. Исследователи заметили, что при активации нейронов в переднем мозге мышей изменяется работа генов микроглии в стриатуме. Они проанализировали работу генов этих клеток и выявили гены, которые изменили свою активность: ими оказались гены групп подвижности и роста.
Чтобы понять, как микроглия влияет на активность нейронов, биологи «выключили» ее в мозге взрослой мыши. Оказалось, что без микроглии нейроны становятся гиперчувствительными и чаще спонтанно возбуждаются. Более того, когда исследователи специфично активировали три разные группы нейронов, у мышей без микроглии гораздо чаще наступали припадки из-за избыточной активности мозга (p⩽0.05).
Тогда исследователи провели прижизненную микроскопию клеток мозга, чтобы изучить их активность. Они записали видео работы нейронов и заметили, что они активируются синхронно. Эти и стало причиной припадков: скорее всего, клетки микроглии как бы «выстраивали в очередь» нейроны, чтобы они не работали одновременно, а без микроглии они вызывали в мозге избыточную активность.
Известно, что при активации нейроны выделяют молекулы АТФ, которые микроглия может воспринимать рецепторами P2RY12. Исследователи заблокировали эти рецепторы и показали, что они необходимы для отрицательной обратной связи в микроглии. Тогда биологи изучили каскад реакций превращений АТФ в молекулу-ингибитор аденозин и выяснили, что именно через него микроглия и регулирует активность нейронов: в ответ на выделение АТФ — признак активности нейрона, микроглия выделяет белки, которые участвуют в превращении АТФ в ингибитор аденозин.
Так американские ученые выяснили, что микроглия регулирует работу нейронов по принципу отрицательной обратной связи: в ответ на активацию способствует его превращению в ингибитор. Без микроглии в мозге наблюдается избыточная электрическая активность, что ведет к припадкам. Это исследование может быть полезным в поиске лечения нейродегенеративных заболеваний.
Недавно исследователи нашли еще один дефект в активации нейронов. В клетках с делецией 22 хромосомы, которая повышает риск развития шизофрении и расстройств аутистического спектра чаще происходит спонтанное возбуждение. Это связано с неправильной работой кальциевых каналов, которые играют ключевую роль в возбуждении этих клеток. Исследователи предложили два способа исправления ситуации.
Аня Муравьева