Контролируемое образование рубцов в головном мозге


Когда мозг страдает травмой или инфекцией, глиальные клетки, окружающие пораженный участок, действуют, чтобы сохранить чувствительные нервные клетки мозга и предотвратить чрезмерное повреждение. Команда исследователей из Charité – Universitätsmedizin Berlin смогла продемонстрировать важную роль, которую играет реорганизация структурных и мембранных элементов глиальных клеток. Выводы исследователей, опубликованные в Nature Communications, пролили свет на новый нейропротекторный механизм, который мозг может использовать для активного контроля повреждений после неврологической травмы или заболевания.

Нервная система лишена способности регенерировать нервные клетки и поэтому особенно уязвима для травм. После травмы головного мозга или инфекции различные клетки должны скоординированно работать вместе, чтобы ограничить повреждение и обеспечить восстановление. «Астроциты», наиболее распространенный тип глиальных клеток, обнаруживаемых в центральной нервной системе, играют ключевую роль в защите окружающих тканей. Они являются частью защитного механизма, известного как «реактивный астроглиоз», который способствует образованию рубцов, тем самым помогая сдерживать воспаление и контролировать повреждение тканей. Астроциты также могут гарантировать выживание нервных клеток, расположенных в непосредственной близости от участка повреждения ткани, тем самым сохраняя функцию нейронных сетей. Исследователи смогли выяснить новый механизм, который объясняет, какие процессы происходят внутри астроцитов и как они координируются.

«Мы впервые смогли показать, что дребрин контролирует астроглиоз», – говорит руководитель исследования профессор доктор Бритта Эйкхольт, директор Института биохимии и молекулярной биологии Шарите. «Астроцитам нужен дребрин, чтобы формировать рубцы и защищать окружающую ткань». Отключив производство дребрина внутри астроцитов, исследователи смогли изучить его роль в повреждении головного мозга на животной модели. Они использовали электронную микроскопию и световую микроскопию высокого разрешения для изучения клеточных изменений в головном мозге, в дополнение к исследованиям в реальном времени с использованием изолированных астроцитов в клеточной культуре. «Потеря дребрина приводит к подавлению нормальной активации астроцитов», – объясняет профессор Эйкхольт. Она добавляет: «Вместо того, чтобы участвовать в защитных реакциях, эти астроциты полностью теряют функцию и отказываются от своей клеточной идентичности». Без образования защитных рубцов обычно безвредные травмы будут распространяться, и все больше и больше нервных клеток погибнет.

Чтобы сделать возможным образование рубцов, дребрин контролирует реорганизацию актинового цитоскелета, внутреннего каркаса, ответственного за поддержание механической стабильности астроцитов. Поступая таким образом, дребрин также вызывает образование длинных цилиндрических мембранных структур, известных как трубчатые эндосомы, которые используются для захвата, сортировки и перераспределения поверхностных рецепторов и необходимы для защитных мер астроцитов. Обобщая выводы исследователей, профессор Эйкхольт говорит: «Наши результаты также показывают, как дребрин использует динамический и универсальный цитоскелет, а также мембранные структуры для управления функциями астроцитов, которые являются фундаментальными для механизма защиты от травм». Она продолжает: «В частности, мембранные канальцы, которые образуются во время этого процесса, ранее не описывались подобным образом ни в культивируемых астроцитах, ни в головном мозге».


«Роль дребрина в качестве регулятора цитоскелета предполагает, что он может быть фактором риска тяжелых исходов как при неврологических, так и при других расстройствах, поскольку потеря белка может вызывать аналогичные изменения в астроцитах», – говорит профессор Эйкхольт. Она добавляет: «Также возможно, что люди с дефектами гена дребрина – сравнимыми с таковыми в модели на животных – могут оставаться без симптомов до тех пор, пока не появятся триггеры, такие как клеточные стрессы, токсины окружающей среды или заболевания». Есть надежда, что исследования образцов пациентов позволят выяснить, в какой степени дребрин играет роль в дегенеративных заболеваниях головного мозга, таких как болезнь Альцгеймера.