Prekvapivý objav nového typu mozgových buniek

Vedci identifikovali novú hybridnú mozgovú bunku, ktorá zdieľa charakteristiky neurónov a astrocytov. Objav môže vyriešiť dlhotrvajúcu diskusiu v neurovede o úlohe astrocytov v synaptickom prenose.

Vedci objavili novú hybridnú mozgovú bunku, ktorá premosťuje priepasť medzi neurónmi a astrocytmi. Táto bunka môže uvoľňovať neurotransmitery a ovplyvňovať stavy, ako je epilepsia a konsolidácia pamäte, čo predstavuje sľubnú cestu pre neurovedecký výskum a potenciálne liečby.

Neuroveda je vo veľkom chaose. Dve hlavné rodiny buniek, ktoré tvoria mozog, neuróny a gliové bunky, tajne skrývajú hybridnú bunku medzi týmito dvoma kategóriami.

Odkedy existuje neuroveda, verilo sa, že mozog funguje predovšetkým vďaka neurónom a ich schopnosti rýchlo expandovať a prenášať informácie prostredníctvom svojich sietí. Na ich podporu v tejto funkcii vykonávajú gliové bunky celý rad štrukturálnych, energetických a imunitných funkcií, ako aj stabilizáciu fyziologických parametrov.

Niektoré z týchto gliových buniek, známe ako astrocyty, tesne obklopujú synapsie, styčné body, kde sa uvoľňujú neurotransmitery na prenos informácií medzi neurónmi. To je dôvod, prečo neurovedci už dlho predpokladajú, že astrocyty môžu mať aktívnu úlohu v synaptickom prenose a podieľať sa na spracovaní informácií. Doterajšie štúdie, ktoré to dokazujú, však trpeli protichodnými výsledkami a ešte sa nepodarilo dosiahnuť definitívny vedecký konsenzus.

Neurovedci z Katedry základných neurovied Fakulty biológie a medicíny Univerzity v Lausanne (UNIL) a z Wyss Center for Bio and Ženevské neuroinžinierstvo ukončilo roky sporov.

puzzle kľúč

Na potvrdenie alebo vyvrátenie hypotézy, že astrocyty, podobne ako neuróny, sú schopné uvoľňovať neurotransmitery, vedci najprv skúmali molekulárny obsah astrocytov pomocou moderných prístupov molekulárnej biológie. Ich cieľom bolo nájsť stopy po mechanizme potrebnom na rýchlu sekréciu glutamátu, hlavného neurotransmitera používaného neurónmi.

„Presnosť povolená prístupom jednobunkovej transkriptomiky nám umožnila preukázať prítomnosť transkriptu vGLUT v bunkách s astrocytickým profilom, vezikulárneho proteínu zodpovedného za vyplnenie špecifických neurónových vezikúl na uvoľňovanie glutamátu. Tieto transkripty sa našli v bunkách myší a sú zjavne konzervované v ľudských bunkách. V týchto bunkách sme identifikovali aj ďalšie špecializované proteíny, ktoré sú nevyhnutné pre funkciu glutamátergných vezikúl a ich schopnosť rýchlo komunikovať s inými bunkami,“ hovorí odborný asistent UNIL Ludovic Tele, spoluriaditeľ štúdie.

nové funkčné bunky

Ďalej sa neurovedci snažili zistiť, či sú tieto hybridné bunky funkčné, teda skutočne schopné uvoľňovať glutamát rýchlosťou porovnateľnou s rýchlosťou synaptického prenosu. Na to výskumný tím použil pokročilú zobrazovaciu techniku, ktorá dokáže vizualizovať mozgové tkanivo a glutamát uvoľňovaný vezikulami u živých myší.

„Identifikovali sme podskupinu astrocytov, ktoré reagujú na selektívne stimuly rýchlym uvoľňovaním glutamátu, ku ktorému dochádza v priestorovo ohraničených oblastiach týchto buniek, ktoré pripomínajú synapsie,“ povedal čestný profesor UNIL and Vice Andrea Volterra, spoluriaditeľ na návšteve. fakulte v centre. štúdia.

Okrem toho má toto uvoľňovanie glutamátu vplyv na synaptický prenos a reguluje neurónové obvody. Výskumnému tímu sa to podarilo preukázať potlačením expresie vGLUT hybridnými bunkami.

„Sú to bunky, ktoré riadia aktivitu neurónov, kontrolujú úroveň komunikácie a excitabilitu neurónov,“ hovorí Roberta De Ceglia, prvá autorka štúdie a vedúca výskumníčka UNIL. Štúdia ukazuje, že bez tohto funkčného aparátu sa dlhodobá potenciácia, nervový proces zapojený do mechanizmu zapamätania, zhoršuje a zhoršuje pamäť myší.

spojenie s encefalopatiou

Dôsledky tohto objavu sa rozširujú na neurologické poruchy. Špecifickou inhibíciou glutamátergických astrocytov výskumný tím preukázal účinky na konsolidáciu pamäte, ale tiež videl spojenie s dysreguláciou podobnou epilepsii, pri ktorej sa záchvaty zhoršovali. Nakoniec štúdia naznačuje, že glutamátergické astrocyty majú tiež úlohu v regulácii mozgových okruhov zapojených do kontroly pohybu a môžu poskytnúť terapeutický cieľ pre Parkinsonovu chorobu.

„Medzi neurónmi a astrocytmi máme teraz nový typ bunky.“ Jeho objav otvára obrovské možnosti výskumu. Naša ďalšia štúdia preskúma potenciálnu ochrannú úlohu tohto typu buniek proti strate pamäti. Alzheimerova choroba choroby, ako aj jej úlohu v iných oblastiach a patológiách, ako sú tie, ktoré sa tu objavili,“ domnieva sa Andrea Volterra.

Odkaz: „Špecializované astrocyty sprostredkovávajú glutamátergickú gliotransmisiu v CNS“ Roberta De Ceglia, Ada Ledonne, David Gregory Litvin, Barbara Lykke Lind, Giovanni Carreiro, Emanuele Claudio Latagliata, Erika Bindoki, Maria Amalia di Castro, Iroslav Antchuragi, I. . Duques, Mauro Congiu, Tara Canonica, William Wisden, Kenneth Harris, Manuel Mamelli, Nicola Mercuri, Ludovic Telly a Andrea Volterra, 6. septembra 2023, Príroda,
DOI: 10.1038/s41586-023-06502-w