Исследователи из Медицинского колледжа Бейлора показывают, что астроциты, самые многочисленные клетки мозга, играют непосредственную роль в регуляции нейронных цепей, участвующих в обучении и памяти. Результаты опубликованы в журнале Neuron.
"Становится все более очевидным, что астроциты – это нечто большее, чем просто поддерживающие клетки в мозге здорового взрослого человека. Они играют непосредственную роль в большом количестве сложных и важных функций, включая нейронную связь через синапсы и регуляцию функций нервных цепей," сказал автор-корреспондент д-р. Бенджамин Денин, профессор нейрохирургии и член Центра стволовых клеток и регенеративной медицины в Бейлоре. "В этом исследовании мы показываем новую роль астроцитов в нормальной работе мозга."
Предыдущая работа показала, что астроциты включают различные популяции с уникальными клеточными, молекулярными и функциональными свойствами. Они занимают разные области мозга, что указывает на региональную специализацию. Имеются данные, свидетельствующие о том, что факторы транскрипции – белки, участвующие в контроле экспрессии генов, – регулируют разнообразие астроцитов. Денин и его коллеги стремились лучше понять роль фактора транскрипции NFIA, известного регулятора развития астроцитов, который играет в функциях мозга взрослых мышей.
Исследователи работали с моделью мышей, которую они генетически сконструировали так, чтобы у взрослых астроцитов всего мозга не было гена NFIA. Они проанализировали несколько областей мозга, ища изменения в морфологии, физиологии астроцитов и сигнатурах экспрессии генов.
"Мы обнаружили, что астроциты с дефицитом NFIA имели дефектную форму и измененные функции," сказала Денин, которая держит доктора. Рассел Дж. и Мариан К. Блаттнер и член Комплексного онкологического центра Дэна Л. Дункана в Бэйлоре. "Удивительно, но хотя ген NFIA был исключен во всех областях мозга, только астроциты в гиппокампе были сильно изменены. Другие области, такие как кора и ствол мозга, не были затронуты."
Астроциты в гиппокампе также обладали меньшей кальциевой активностью (кальций является индикатором функции астроцитов), а также меньшей способностью обнаруживать нейротрансмиттеры, высвобождаемые нейронами. Астроциты с дефицитом NFIA также не были так тесно связаны с нейронами, как нормальные астроциты.
Важно отметить, что все эти морфологические и функциональные изменения были связаны с дефектами способности животных учиться и запоминать, что является первым доказательством того, что астроциты в некоторой степени контролируют нейронные цепи, которые опосредуют обучение и память.
"Астроциты в головном мозге физически находятся рядом с нейронами и взаимодействуют с ними. Нейроны выделяют молекулы, которые астроциты могут обнаруживать и реагировать на них," Денин сказала. "Мы предполагаем, что астроциты с дефицитом NFIA не способны «слушать» нейроны так же, как нормальные астроциты, и, следовательно, они не могут должным образом реагировать, обеспечивая поддержку, необходимую для эффективного функционирования цепей памяти и передачи нейронов. Следовательно, цепь нарушается, что приводит к ухудшению обучения и памяти."