Основна мозъчна клетка оформя нервната система по неочаквани начини

0
236

Повече от половината от нашите мозъци са съставени от глиални клетки, които се обвиват около нервните влакна и ги изолират – подобно на това как пластмасовата обвивка на електрическия кабел изолира медната жица вътре – позволявайки на електрически и химически импулси да се движат по-бързо. В миналото невролози смятат глиалната клетка за съществен, но пасивен помощник на нервните клетки. Но учените в лабораторията на Рокфелер за генетиката на развитието, начело с Шай Шахам, са натрупали убедителни доказателства, че този клетъчен тип играе много по-активна и динамична роля в мозъка, отколкото се смяташе преди това.

Лабораторията на Шахам сега съобщава в Cell, че глиалните клетки могат да контролират формата на специфични нервни окончания, като взаимодействат с тях чрез преди това неизвестен молекулярен път. „В нервната система формата е всичко“, казва той. „Формата на неврон се диктува кои други неврони се свързва с нея и дори силата на тези връзки. Но ние знаем много малко за това как тази форма е диктувана.“

Многоезични клетки

В това проучване Aakanksha Singhvi, постдоклас в лабораторията и първи автор на доклада, изучава глиална клетка, която обвива нервните окончания на 12 неврони в кръглия червей Caenorhabditis elegans, включително този, който реагира на температурата – наречен термосензивен неврон – – и някои, които отговарят на миризмите. Изследователите се питат как глиалната клетка правилно регулира необходимите форми на тези неврони. Те открили, че използват различни молекулярни механизми, за да контролират формата на всеки тип невронна клетка, която той обхваща.

„Глиаловите клетки са изненадващо многоезични“, казва Сингви. „Те могат да взаимодействат с различни неврони по различен начин.“

Тя и нейните колеги установили, че глиалната клетка експресира йонен транспортен протеин, наречен KCC-3, специално на повърхността си близо до термосензорния неврон, но далеч от други неврони. По този начин тя засяга и поддържа формата само на термосензорния нерв, без да се засягат останалите нервни окончания, които той обгръща.

Изследователите също установяват, че KCC-3 влияе върху функцията на термосензорния неврон в допълнение към неговата форма. Обикновено червеите могат да „помнят“ температурата, на която са били отгледани – и ако на възрастните червеи е даден избор, те ще търсят подобно хлабав петна. Но когато учените създадоха червеи, в които KCC-3 не може да работи, те установиха, че тези животни не мигрират към любимата си култивационна температура.

„Тази идея, че глиалните клетки могат директно да моделират нервните функции, не е нова“, казва Шахам. „Нашите констатации са пряко доказателство, че всъщност се случва.“

Изследователите установили, че локалната концентрация на йони може да повлияе на формата на нервните окончания. Те показват, че KCC-3 модулира извънклетъчни нива на хлорид, който след това контролира формата и функцията на невроните. После отидоха по-далеч и идентифицираха протеините в неврона, чиято активност се контролира от хлоридни йони, които манипулират скелета на клетката и придават на нервите, които завършват своята форма.

Преди това не беше известно, че глиални клетки комуникират с неврони чрез специфични йони, за да регулират формата си, а изследователите смятат, че глиалните клетки всъщност могат да използват йони за моделиране на формите и функциите на много видове неврони.

Клинични последици

KCC-3 се изразява в нашите уши, ретини и клетки на Шван – глиални клетки, присъстващи в цялата периферна нервна система. Хората, които носят мутации в гена, който ги произвежда, страдат от сензорна невропатия, състояние, което причинява изтръпване, болка, скованост или слабост в ръцете и краката. Протеинът присъства и в глиални клетки в централната нервна система и други изследвания показват, че неговата функция може да е от значение за състояния, свързани с дефекти във формата на неврони, включително болестта на Хънтингтън и епилепсията.

Формирането и поддържането на форми на нервни окончания са важни за ученето и паметта, а смущението във формата е свързано с невронни разстройства, включително деменция, шизофрения и болестта на Алцхаймер. В друго неотдавнашно изследване, публикувано в Cell Reports, Shaham и Sean Wallace, постдок в лабораторията, показват, че глиални клетки контролират формата на много нервни окончания в червеи, което предполага, че остава да бъдат открити допълнителни пътища на формата.

Констатацията, че глиалните клетки могат да модулират нервните окончания чрез експресиране на йонен трансфер само там, където контактува с определен тип неврон, е тази, която открива много нови възможности за изследване. Ако се окаже широко използван механизъм, чрез който глиални клетки селективно засягат определени неврони, той може да бъде манипулиран за терапевтични цели.

SHARE

NO COMMENTS

LEAVE A REPLY