Ученые впервые записали процесс очищения мозга от мертвых клеток
Команда исследователей из Йельской школы медицины изучала сложные взаимодействия между умирающими нейронами и глиальными клетками в центральной нервной системе, которые отвечают за удаление мертвых клеток и мусора из мозга. Ученые непосредственно зафиксировали смерть нейронов у мышей, а также то, как организм очищается после этого.
В человеческом организме в среднем ежедневно умирают миллиарды клеток. Этот процесс поддерживает здоровье и работу мозга. Понимание того, как мозг реагирует, когда умирает нейрон, может стать ключом к раскрытию секретов старения и восстановления после различных неврологических расстройств.
Фото: medicine.yale.edu
Одной из основных проблем, стоящих перед такими исследованиями, является отсутствие инструментов, доступных для понимания этого процесса в мозгу живых людей. Клетки умирают во время роста и развития мозга каждый день, но наблюдение за утилизацией остатков в живом организме было ограниченным. Это связано с тем, что время и место гибели клеток непредсказуемо. Также процесс может произойти очень быстро, что затрудняет визуальное или точное определение.
Чтобы решить эти проблемы, команда ученых разработала инновационные фотохимические и вирусные методы, чтобы вызывать гибель одиночных клеток мозга у живых мышей. Ученые назвали эту технику 2Phatal. Используя флуоресцентные маркеры и микроскопы, исследователи смогли наблюдать, как клетки глии связываются и удаляют мертвые клетки с помощью оптической визуализации в реальном времени.
«Это первый раз, когда этот процесс наблюдается в мозге живых млекопитающих», — рассказали авторы работы.
Техника 2Phatal побуждает гибель одной клетки и позволяет изучать то, что происходит сразу после того, как клетки начинают умирать. Ученые смогли наблюдать за многими другими клетками, участвующими в процессе. Запись показала, что микроглия, астроциты и клетки NG2 (три типа глиальных клеток в центральной нервной системе) работают высоко скоординированным образом для удаления мертвых клеток и мусора.
По словам авторов, у каждого типа клеток свои функции с четкими границами, разделяющими труд. Клетки выбирают определенную часть останков и поглощают их. Однако, если одна клетка перестает чувствовать умирающую клетку и поглощать ее, другие клетки подхватывают мусор. Процесс все еще выполняется, но более медленными темпами.
Исследователи также заметили, что глиальным клеткам потребовалось по крайней мере вдвое больше времени, чтобы удалить нейрональные останки в старом мозге. Но эта задержка не была связана со способностью пожилой глии чувствовать, что клетка умирает. Это наблюдение о старении может иметь важные последствия для изучения нейродегенерации и функционального снижения мозга.
Ученые предполагают, что если клетки умирают и остаются в мозге, остатки вызывают дальнейшее повреждение и воспаление органа. Если появится способ эффективного удаление умирающих клеток, возможно удастся предотвращать возрастную нейродегенерацию.
Команда отметила, что работа поможет в ряде других исследований, которые могут оказать влияние на понимание развития мозга, травм и нейродегенерации.
«Гибель клеток очень распространена при заболеваниях головного мозга, — объясняют авторы. — И понимание этого процесса может дать представление о том, как решить проблему гибели клеток в поврежденном органе от травмы головы или инсульта и других состояний».
Исследователи сравнили избавление мозга от мертвых клеток с выбросом мусора.
«Если бы вы прекратили собирать мусор в Нью-Йорке, вы бы не смогли туда попасть,» — говорит Эйемиси Дамисах, доктор медицинских наук и доцент кафедры нейрохирургии в Йельской школе медицины. — Мозг, как и город, требует эффективного удаления мусора. Если умирающие или инфицированные клетки не будут удалены должным образом, мусор может повредить нервную систему».
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
Источник
Полный текст статьи читайте на Компьютерра
