Ученые Института биомедицинских исследований им. Фралина при Политехническом университете Виргинии описали «молекулярные тормоза» мозга, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Journal of Neuroscience.
Группа исследователей, возглавляемая Майклом Фоксом, профессором Института биомедицинских исследований Фралина, определила тип клетки мозга, которая производит коллаген 19 - белок, который имеет решающее значение для образования тормозных цепей в мозге.
Исследование описывает ранее неизвестный молекулярный механизм, лежащий в основе здорового развития мозга. Это открытие может однажды помочь ученым заложить основу для разработки новых лекарств, которые способствуют развитию или ремонту клеточных сетей и смягчают болезни.
Нейроны и глия - самые распространенные типы клеток мозга. Глия, в частности звездчатая глия, называемая астроцитами, выделяет сигнальные молекулы, которые поддерживают рост и поддержание здоровых синапсов, структур химической связи между нейронами.
Тем не менее, в этом исследовании команда Фокса обнаружила, что тип интернейрона - тип клеток, который интерпретирует и передает информацию, отправляемую от других нейронов, производит большую часть коллагена 19 головного мозга, который стимулирует образование синапсов.
«В то время, когда многие исследования определяют роль астроцитов, подобную интернейронам, мы определили неожиданную роль интернейронов, подобную астроцитам», - сказал Фокс, который также является директором Школы нейробиологии в Технологическом колледже Вирджинии.
В предыдущем исследовании команда Фокса обнаружила, что у мышей, у которых отсутствует ген, кодирующий коллаген 19, наблюдается потеря тормозных синапсов, окружающих тела нейрональных клеток, расположенных в гиппокампе и неокортексе мозга. У людей эти области мозга участвуют в когнитивных функциях, таких как рассуждение, язык, восприятие, память и обучение. Также было показано, что они играют роль в сенсорном восприятии, памяти и обучении у мышей.
Чрезмерные возбуждающие связи между нейронами в этих областях мозга могут объяснить, почему мыши с этой генетической мутацией более склонны к развитию припадков и поведенческих аномалий. Этот ген также был связан с нервно-психическими расстройствами у людей. В частности, по данным Национального института психического здоровья, было высказано предположение, что потеря этого гена у людей может быть связана с семейными случаями шизофрении, расстройства мозга, которым страдают более 2 миллионов американцев.
Но более раннее открытие Фокса о важности коллагена 19 вызвало еще один вопрос: откуда берется этот белок?
В новом исследовании ученые использовали рибозонды - небольшие сегменты рибонуклеиновых кислот (РНК), которые связываются с комплементарными сегментами РНК - для поиска маркеров разных типов клеток у нормальных мышей, мышей дикого типа и мышей с генетической мутацией. Этот метод показал, что большая часть коллагена 19 головного мозга вырабатывается интернейроном.
Этот тип интернейронов является одним из первых, который развивается в неокортексе, и он играет роль в созревании окружающих синаптических цепей. В этом случае после того, как интернейрон этого типа высвобождает молекулы коллагена 19, белки служат сигналом, который инструктирует другой типичный интернейрон производить тормозные синапсы.
«Первоначально, когда мы предложили это, некоторые люди думали, что это неправдоподобно, что один нейрон может влиять на развитие другой клетки, если они не связаны синапсами», - сказал Фокс.
Примерно 20 процентов массы тела человека состоит из коллагенов, которые образуют матрицу соединительной ткани, которая окружает органы, мышцы и клеточные структуры. Из-за сложной молекулярной структуры коллагенов лишь небольшая генетическая вариация изменяет форму белка, делая молекулу коллагена бесполезными отходами, которые клетки разрушают и перерабатывают на части.
Генетические мутации коллагена связаны с целым рядом заболеваний соединительной ткани, но Фокс говорит, что в мозге они все еще недостаточно изучены.
«Что меня интересует в этом проекте, так это то, что мы так мало знаем о роли, которую белки внеклеточного матрикса, такие как коллаген 19, играют в опосредовании формирования здоровых цепей, - сказал Фокс. - Когда вы студент, посещающий уроки нейробиологии, вы часто узнаете, что в мозгу не так много соединительной ткани, но мы все больше и больше обнаруживаем, что присутствие этих белков внеклеточного матрикса действительно кажется заложить основу для здорового развития мозга».
Лаборатория Фокса планирует развить это открытие, работая над разработкой новых способов рестимуляции тормозящего роста синапсов в больном или поврежденном мозге. Команда ранее обнаружила, что небольшого пептида, полученного из этого коллагена - матрициптина, достаточно для стимулирования роста тормозных синапсов в клетках, лишенных коллагена 19.
«Мы хотим воплотить то, что мы узнаем о том, как эти схемы
развиваются, в терапевтических целях, - сказал Фокс. - Мы нашли
пептид, который демонстрирует некоторые перспективы в
стимулировании образования тормозных синапсов, и изучаем способы
его использования».
[Фото: eurekalert.org]
