Новое исследование показало, что вспомогательные клетки мозга, поддерживающие функции нервной системы, меняют свое поведение во время развития мотонейронной болезни (болезнь моторных нейронов или боковой амиотрофический склероз — БАС), хорошо известной по болеющему ей астрофизику Стивену Хокингу.
Исследователи Института трансляционных нейронаук в Университете Шеффилда университета (SITraN) обнаружили, что звездчатые клетки глии, называемые астроцитами, постепенно теряют способность поддерживать отвечающие за движение моторные нейроны во время развития БАС, что приводит к их гибели.
Исследование проводилось на мышиной модели БАС, и в результате удалось проследить за поведением астроцитов, начиная со стадии начальной или симптоматической и заканчивая поздней стадией развития заболевания.
Соавтор исследования, Джанин Кирби, старший преподаватель нейрогенетики в Университете Шеффилда, считает: «В целом, наши данные свидетельствуют о том, что астроциты реагируют на болезнь путем снижения ущерба, включая уборку "мусора" и "отходов" из двигательных нейронов и перераспределение компонентов, таких как холестерин, которые имеют важное значение для функции нервных клеток. Однако, пока болезнь прогрессирует, астроциты теряют вспомогательные функции и способность контролировать свою внешнюю среду, что, в конечном итоге, приводит к смерти моторных нейронов».
Астроциты играют ключевую роль в развитии БАС и других нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. Они выполняют много важных вспомогательных функций, а также влияют на нормальное функционирование и развитие нервных клеток.
Для того, чтобы создать первую подробную карту поведения астроцитов на протяжении заболевания, исследователь и соавтор исследования доктор Дэвид Бейкер изучил различия в экспрессии (перевода из ДНК в РНК и белок) астроцитарных генов мышиной модели БАС, которая несет мутацию SOD1G93A. Команда подтвердила свои выводы дальнейшими экспериментами.
Авторы этой работы ранее уже продемонстрировали, что астроциты в стадии предвестников (или начальной стадии заболевания) теряют некоторые вспомогательные функции: снижаются поставки важного для моторных нейронов фактора роста, а также лактата, необходимого для обеспечения клеток энергией.
Новые данные показывают, что по мере прогрессирования заболевания и развития симптомов, SOD1-астроциты переходят в активированное состояние. В сравнении со здоровыми «коллегами», активированные астроциты характеризуются изменением уровня стресса и иммунного ответа.
Интенсивность утилизации и переработки «отходов» увеличивается посредством включения лизосомальных и фагоцитирующих путей, что, скорее всего, осуществляется, чтобы защитить нервные клетки от накопления клеточных остатков, которые могут вызвать воспаление и приводить к клеточной гибели (апоптозу).
Поздняя стадия заболевания характеризуется дополнительными изменениями в синтезе и распределении холестерина, который также имеет решающее значение для жизнеобеспечения нейронов.
Директор SITraN, профессор Дам Пэм Шоу, соавтор этого исследования, отмечает: «Взятые все вместе, SOD1G93A астроциты характеризуются потерей функции поддержки двигательных нейронов, а также приобретением токсичных свойств во время прогрессирования заболевания. Развитие этих факторов в области двигательных нейронов вредит здоровью и жизнедеятельности нервных клеток.
Теперь мы планируем определить, можно ли смоделировать поведение астроцитов или восстановить их нормальную деятельность и является ли их активация средством замедления развития БАС».