Иммунные клетки в головном мозге, которые действуют как мусорщики, удаляя умирающие клетки, также играют потенциально ключевую роль в регуляции поведения как у мышей, так и у людей, как обнаружила группа исследователей с горы Синай. Недавно идентифицированная функция клеток-мусорщиков, известная как микроглия, по защите мозга от аномальной активации в состоянии здоровья и болезней, имеет значение для лечения поведенческих аномалий, связанных с нейродегенеративными и воспалительными заболеваниями у людей. Исследование было опубликовано 30 сентября 2020 года в журнале Nature.
"Когда мы думаем о функции мозга, мы обычно думаем о том, как нейроны контролируют наши мысли и поведение," говорит Энн Шефер, доктор медицинских наук.D., Профессор неврологии и психиатрии в Медицинской школе Икана на горе Синай и старший автор исследования. "Но мозг также содержит большое количество ненейронных клеток, включая микроглию, и наше исследование проливает новый свет на эти клетки как на партнеров нейронов в регуляции нейрональной активности и поведения. Мы обнаружили, что микроглия может воспринимать активацию нейронов и реагировать на них, а также обеспечивать отрицательную обратную связь при чрезмерной активности нейронов. Этот новый опосредованный микроглией механизм нейромодуляции может играть важную роль в защите мозга от болезней."
Исследователи горы Синай определили биохимический контур, который поддерживает коммуникацию между нейронами и микроглией. Когда нейроны активны, они выделяют молекулу, называемую аденозинтрифосфатом (АТФ). Микроглия может ощущать внеклеточный АТФ, и соединение притягивает их к активным нейронам. На следующем этапе микроглия расщепляет АТФ с образованием аденозина, который затем действует на аденозиновые рецепторы на поверхности активных нейронов, подавляя их активность и предотвращая чрезмерную активацию.
"При воспалительных состояниях и нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, микроглия активируется и теряет способность воспринимать АТФ и вырабатывать аденозин," говорит Ана Бадимон, доктор философии.D., бывший студент лаборатории Шефера и первый автор исследования.
"Это позволило нам предположить, что поведенческие изменения, связанные с заболеванием, могут быть частично опосредованы изменениями в коммуникации между микроглией и нейроном," добавляет доктор. Шефер, который также является содиректором Центра глиальной биологии в Институте мозга Фридмана в Медицинской школе Икана.
Доктор. Шефер описывает идентификацию биохимической цепи, которая позволяет микроглиям контролировать нейрональные реакции, как потенциальную возможность "смена парадигмы" в нашем понимании того, как клетки врожденного иммунитета в головном мозге могут способствовать поведению. Это наблюдение особенно важно, добавляет она, учитывая тот факт, что микроглия, находясь в головном мозге, обладает уникальными возможностями также реагировать на сигналы, генерируемые периферическими частями тела. Таким образом, микроглия может действовать как интерфейс между периферическими изменениями тела, такими как вирусная инфекция, и мозгом, передавая эти сигналы нейронам для модуляции поведенческих реакций.
Это исследование проливает ценный свет на взаимодействие нейронов и микроглии и имеет ряд практических результатов для дальнейших исследований. Они варьируются от новых подходов к нейромодуляции нормального поведения путем воздействия на микроглию до потенциального лечения поведенческих аномалий, связанных с нейродегенеративными заболеваниями.
"Будущее обещание нашего исследования также заключается в идентификации новых сигналов, таких как АТФ, которые позволят микроглии модулировать функцию самых разнообразных нейронов, включая нейроны, контролирующие сон или метаболизм," говорит доктор. Шефер. "Мы считаем, что наша работа может расширить наши знания о механизмах нейромодуляции."