Астроциты – это специализированный класс глиальных клеток, которых очень много в центральной нервной системе (ЦНС) людей и других видов животных. Прошлые исследования в области нейробиологии показали, что после инфекций, острых травм и хронических нейродегенеративных заболеваний эти клетки могут претерпевать воспалительный переход. Несмотря на то, что нейробиологи собрали существенные доказательства этого перехода, факторы, влияющие на его развитие, и его многочисленные возможные подсостояния в различных областях мозга все еще плохо изучены.
Исследователи из Медицинской школы Гроссмана Нью-Йоркского университета недавно провели исследование воспалительного перехода астроцитов, о котором сообщалось в предыдущих исследованиях. В частности, они исследовали изменения астроцитов в корковой области мозга мыши после острого воспалительного стимула. Их результаты, представленные в статье, опубликованной в Nature Neuroscience, могут улучшить текущее понимание астроцитов и того, как они трансформируются после воспалений или серьезных травм.
"Недавно наша лаборатория сообщила, что астроциты в воспаленном мозге могут стать реактивными цитокинами, производными микроглии," Шейн Лидделоу, доцент Медицинской школы им. Гроссмана Нью-Йоркского университета, рассказал Medical Xpress. "Эти реактивные астроциты не только становятся очень нейротоксичными, но и выражают особый профиль экспрессии генов. Чего мы не знали, так это того, коэкспрессируются ли эти реактивные гены в одном подтипе астроцита, или мы имеем дело с множеством различных подсостояний астроцитов, которые по-разному справляются с этим воспалительным поражением."
Чтобы лучше понять различия в астроцитах, присутствующих в здоровом и воспаленном мозге, д-р. Филип Хазель, ведущий автор исследования, и его коллеги использовали комбинацию двух методов, широко используемых в исследованиях в области нейробиологии: секвенирование одноклеточной РНК (scRNAseq) и пространственная транскриптомика . Используя эти методы, они смогли идентифицировать различные подмножества астроцитов и понять, как эти подтипы реагируют на нейровоспаление и как это связано с их расположением в головном мозге.
"Как следует из названия, scRNAseq позволил нам профилировать профиль экспрессии генов отдельных астроцитов," Хазел объяснил. "scRNAseq – мощный инструмент для понимания клеточного состава области мозга. Если вы затем добавите пространственную транскриптомику, которая дает вам разрешенную в области мозга экспрессию генов транскриптома, вы можете приблизительно определить, где находятся ваши здоровые и воспаленные подсостояния астроцитов в мозгу."
Чтобы исследовать «воспалительную траекторию» воспаленных астроцитов, Хазел и его коллеги также создали данные РНК-секвенирования с временным разрешением для астроцитов в мозге мышей, подвергшихся воздействию сильного воспалительного стимула. Их выводы были очень информативными, поскольку они показали, что однократное воспалительное поражение (я.е., воспалительное событие, которое вызывает повреждение ткани или органов), привело к нескольким сложным подсостояниям астроцитов с уникальными и динамическими профилями экспрессии генов.
"Мы также обнаружили, что одним из факторов этого разнообразного ответа является анатомическое положение подтипов астроцитов," Hasel сказал. "В частности, астроциты, которые отреагировали сильнее всего, оказались в стратегически важных местах мозга, а именно около желудочков, кровеносных сосудов и поверхности мозга."
Данные секвенирования, собранные этой командой исследователей, доступны на двух легко доступных веб-сайтах gliaseq.com и gliaseqPRO.ком. Таким образом, в будущем другие группы нейробиологов могли бы использовать эти данные для дальнейшего исследования воспалительных переходов астроцитов. Между тем, Хазел и его коллеги планируют провести дальнейшие исследования, направленные на лучшее понимание роли обнаруженных ими подтипов реактивных, суперреагирующих астроцитов.
"Учитывая, что мы знаем их анатомическое расположение, мы задаемся вопросом, сдерживают ли эти подтипы астроцитов периферическое воспалительное поражение или они действительно активно привлекают лейкоциты в очаг поражения," Hasel добавил. "Теперь у нас есть генетические инструменты, которые позволяют нам отслеживать или удалять определенные реактивные подтипы в лаборатории. Мы рады узнать, какова роль этих астроцитов в нейровоспалении."