В головном мозге млекопитающих глиальных клеток больше, чем нервных, но их функции все еще в значительной степени неясны. Группа глиальных клеток, так называемые клетки-предшественники олигодендроцитов (OPC), развиваются в олигодендроциты, которые покрывают аксоны нейронов защитным миелиновым слоем, способствуя быстрой передаче сигналов по аксону. Интересно, что эти OPC присутствуют в стабильной пропорции — от пяти до восьми процентов всех клеток во всех областях мозга, включая мозг взрослого человека. Исследователи из Майнца решили поближе познакомиться с этими OPC.
В 2000 году было обнаружено, что OPC получают сигналы от нейронной сети через синаптические контакты, которые они устанавливают с нейронами. «Теперь мы обнаружили, что клетки-предшественники не только получают информацию через синапсы, но, в свою очередь, используют их для передачи сигналов соседним нервным клеткам. Таким образом, они являются важным компонентом сети», — пояснила профессор Жаклин Троттер из Института. молекулярной клеточной биологии в Университете Майнца. Классически нейроны считались главными действующими лицами мозга. Однако за последние несколько лет появилось все больше доказательств того, что глиальные клетки могут играть не менее важную роль. «Глиальные клетки чрезвычайно важны для нашего мозга, и теперь мы подробно выяснили новую важную роль глии в передаче сигналов», — пояснил профессор Томас Миттманн из Института физиологии Медицинского центра Университета Майнца.
Цепочка коммуникации начинается с сигналов, идущих от нейронов к OPC через синаптическую щель через глутамат нейротрансмиттера. Это приводит к стимуляции активности специфической протеазы, альфа-секретазы ADAM 10 в OPC, которая действует на белок NG2, экспрессируемый клетками-предшественниками, высвобождая фрагмент NG2 во внеклеточное пространство, где он влияет на соседние синапсы нейронов. Нейроны реагируют на это изменением электрической активности. «Мы можем использовать методы патч-зажима, чтобы как бы услышать, как клетки разговаривают друг с другом», — сказал Миттманн.«Процесс начинается с приема сигналов, поступающих от нейронов к OPC.
Это означает, что обратная связь к нейронам не может рассматриваться отдельно от приема сигнала», — объяснил доктор Доминик Сакри, первый автор исследования, описывая каскад событий. Роль NG2 в этом процессе стала очевидной, когда исследователи удалили белок: синаптическая функция нейронов изменяется, изменяя обучение и нарушая обработку сенсорной информации, которая проявляется в форме поведенческих изменений у подопытных животных.Доказательства того, что связь между двумя типами клеток в головном мозге — это не односторонняя система, а сложный механизм, включающий петли обратной связи, были получены в совместном проекте с участием физиологов и молекулярных биологов. В проекте Университета Майнца участвовали факультеты биологии и медицины, а также программа Focus Program Translational Neurosciences (FTN) в форме платформенной технологии, предоставленной Подразделением по изучению поведения мышей (MBU).
Проект получил дополнительную поддержку со стороны двух Центров совместных исследований Майнца (CRC 1080 и CRC-TR 128) при участии Института нейробиологии им. Лейбница в Магдебурге.
В исследовании приняли участие ученые из семи стран.