Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Нейронная активность формирует развитие астроцитов

Исследователи из Медицинского колледжа Бэйлора раскрыли процессы, которые придают астроцитам, наиболее распространенным глиальным клеткам мозга, их особую густую форму, которая имеет основополагающее значение для функционирования мозга. Они сообщают в журнале Nature , что активность нейронов необходима и достаточна для того, чтобы астроциты приобрели свою сложную форму, и прерывание этого процесса развития приводит к нарушению функции мозга.

«Астроциты играют различные роли, которые жизненно важны для правильной работы мозга », — сказал первый автор И-Тинг Ченг, аспирант лаборатории доктора Бенджамина Денина в Бэйлоре. «Например, они поддерживают активность других важных клеток мозга, нейронов, участвуют в формировании и функционировании синапсов или связей между нейронами, высвобождают нейротрансмиттеры, химические вещества, которые опосредуют нейронную коммуникацию, и создают гематоэнцефалический барьер . »

Во взрослом мозге густая форма астроцитов коренным образом связана с эффективной работой мозга. Концы разветвленной структуры астроцитов взаимодействуют с нейронами и регулируют синаптическую активность.

«Если астроциты теряют свою структуру, то синапсы не работают должным образом, и функция мозга нарушается», — сказал Денин, профессор и доктор Рассел Дж. и Мариан К. Блаттнер, заведующий кафедрой нейрохирургии и директор Центра нейробиологии рака в Бэйлор. Он также является автором-корреспондентом работы.

«Выяснение того, как астроциты приобретают свою сложную кустистую структуру, важно для понимания того, как развивается и функционирует мозг, и может дать новое представление о том, как возникают условия развития нервной системы. В этом исследовании мы исследовали клетки и процессы, которые управляют развитием структуры астроцитов. »

Нейроны лидируют
Когда астроциты развиваются, нейроны уже присутствуют и активны, поэтому влияют ли нейроны на то, как астроциты приобретают свою сложную форму?

«Мы искусственно активировали или заглушали нейроны и определяли, ускорит ли это созревание астроцитов или замедлит его», — сказал Ченг. «Мы обнаружили, что активность нейронов необходима и достаточна для полного созревания астроцитов в кустовидную клетку».

Так как же астроциты получают сигналы, направляющие их на правильный путь созревания? С помощью нескольких экспериментальных подходов команда обнаружила, что нейроны производят нейротрансмиттер, называемый ГАМК, который связывается с астроцитами через молекулу на их поверхности, называемую рецептором ГАМК В.

«Мы отключили рецептор ГАМК В в астроцитах и ​​активировали нейроны. В этой ситуации нейроны не способствовали развитию типичной формы астроцитов, что подтверждает идею о том, что нейроны взаимодействуют с астроцитами через рецептор ГАМК В, чтобы способствовать их созреванию . »

«Эта находка была неожиданной и очень интересной», — сказал Денин. «Известно, что нейротрансмиттеры, такие как ГАМК, передают сигналы между нейронами в синапсах, но мы обнаружили, что нейротрансмиттеры также передают сигналы астроцитам, влияя на их развитие, вызывая изменения в их структуре».

Другие эксперименты выявили больше кусочков головоломки о том, как нейроны приводят астроциты к развитию их кустистой формы. «Нейроны производят ГАМК, которая связывается с астроцитами через рецептор ГАМК B. Это, в свою очередь, активирует ряд событий, в том числе запуск экспрессии другого рецептора, называемого Ednrb, который управляет путями, ремоделирующими клеточную архитектуру внутри клеток, связанную с формой клеток. — сказал Ченг.

Исследователи также раскрыли еще одну загадку, связанную с развитием астроцитов. Они обнаружили, что регуляция экспрессии рецептора ГАМК В в астроцитах не происходит одинаково в разных областях мозга. «Этот результат был совершенно неожиданным», — сказал Денин. «Рецептор ГАМК В необходим для того, чтобы астроциты приобрели кустистую форму во всех областях мозга. Как он по-разному регулируется в разных областях мозга?»

С помощью биоинформатического анализа исследователи обнаружили, что эта региональная регуляция обеспечивается двумя белками, LHX2 в коре головного мозга и NPAS3 в обонятельной луковице, посредством их специфических для региона взаимодействий с белками SOX9 и NFIA, которые присутствуют во всех астроцитах, где они регулируют ГАМК B. экспрессию рецептора. В коре LHX2 связывается только с NFIA, в то время как в обонятельной луковице NPS3 связывается только с SOX9, что позволяет каждому из них регулировать экспрессию рецептора ГАМК B в определенной области мозга .

В целом, результаты показывают, что развитие и функция астроцитов включают в себя сложную схему событий и белков, запускаемых активностью нейронов и действующих в определенной области.

Создают искусственные нейроны с помощью математики

В тренде