В мозгу активны два типа клеток: нервные клетки и глиальные клетки. Глиальные клетки долгое время рассматривались в первую очередь как поддерживающие клетки, но исследователи все чаще признают, что они играют активную роль в коммуникации между нейронами в головном мозге. Кроме того, согласно текущим исследованиям, глиальные клетки также участвуют в развитии нейродегенеративных заболеваний.
Группа исследователей, возглавляемая профессором Бенедиктом Бернингером из Института физиологической химии Медицинского центра Университета Майнца, подготовила результаты, которые также могут помочь определить, что идет не так с глией при нейродегенерации. Они изучили, как глиальные клетки развиваются в головном мозге из клеток-предшественников нервной системы. Исследователи обнаружили, что дифференцировка включает три стадии и что три белка в ядре клетки, так называемые факторы транскрипции, играют ключевую роль в организации глии-специфической транскрипции генов в ядре клетки. Новые результаты недавно были опубликованы в Cell Stem Cell.
Глиальные клетки подразделяются на три основных типа: астроциты и олигодендроциты, оба из которых являются так называемыми макроглиями, и микроглиями. Астроциты являются наиболее распространенным типом и составляют примерно 80 процентов от общего количества глиальных клеток. Они генерируются из клеток, известных как радиальная глия или клетки-предшественники нейронов. Профессор Бенедикт Бернингер и его команда использовали секвенирование РНК, метод профилирования всех генов в клетке, которые подвергаются транскрипции в определенный момент времени, и обнаружили, что процесс дифференциации включает три стадии. На первом этапе формируются клетки-предшественники астроглии, которые затем размножаются посредством деления клеток. На втором этапе эти клетки-предшественники астроглии развиваются в молодые незрелые астроциты, которые больше не делятся. Третья и последняя стадия служит для того, чтобы астроциты полностью созрели и стали полностью функциональными.
"Наше исследование показывает, что процесс образования астроцитов является динамичным и что разные гены активны в каждой из различных фаз образования астроглиальных клеток. Эти гены регулируются факторами транскрипции, специфичными для каждой стадии," объяснил Бернингер. В частности, исследовательская группа смогла показать, что факторы транскрипции NFIA и ATF3 играют важную роль в инициации дифференциации ранних астроцитов от их астроглиальных предков. Когда дело доходит до перехода от ранних астроцитов к полностью дифференцированным астроцитам, решающим фактором является фактор транскрипции Runx2.
Как показали предыдущие исследования, нарушение экспрессии генов в астроцитах может привести к тому, что они станут токсичными для нервных клеток. Как следствие, гибнут нервные клетки, что является характерным симптомом нейродегенеративных заболеваний. "Поскольку теперь у нас есть лучшее понимание процессов, участвующих в образовании астроцитов, мы можем выяснить, что идет не так, когда эти клетки отклоняются от своей нормальной программы и начинают продвигаться по этому токсическому пути," сказал молекулярный генетик доктор. Неха Тивари, член команды Бернингера. "Мы подозреваем, что фактор транскрипции Runx2 может играть важную роль в предотвращении реакции астроцитов. Реактивность астроцитов не означает автоматически, что они становятся токсичными, но это предварительное условие," заключил Бернингер. "В будущем проекте можно будет изучить, как можно манипулировать Runx2, чтобы предотвратить нейротоксичность астроцитов и, таким образом, гибель нервных клеток."