Мікроглія і астроцити розділили обов'язки при поїданні мертвих нейронів
Нейробіологи з'ясували, що мікроглія і астроцити поділяють обов'язки при видаленні залишків мертвих нейронів: перші утилізують тіло нейронів і прилеглі відростки, а другі - віддалені гілки дендритного дерева. Для своєчасної реакції на вмираючий нейрон клітинам глії необхідний рецептор - при його відсутності астроцити не поляризуються, а мікроглія пізніше мігрує до гнучкої клітки. Якщо ж з ладу вибуває тільки мікроглія, астроцити можуть компенсувати її функції і самостійно поглинути тіло нервової клітини. У старіючих мишей видалення залишків мертвих нейронів відбувається повільніше, але причини цього поки не ясні. Стаття опублікована в журналі.
Програмована клітинна загибель, або апоптоз, відіграє важливу роль у підтримці гомеостазу, в тому числі в нервовій системі. Загибель нейронів у мозку регулює кількість клітин і співвідношення їх типів, а крім того відбувається при патологіях. Залишки померлих клітин необхідно утилізувати, інакше може розвинутися запальна або аутоімунна відповідь.
Поїданням мертвих клітин займаються фагоцити - в мозку ссавців це мікроглія, а в деяких випадках і астроцити. Однак неясно, як саме мікроглія і астроцити реагують на сигнали апоптотичних нейронів і взаємодіють між собою, адже «зловити» вмираючий нейрон і спостерігати за його утилізацією непросто.
Вчені з Єльської школи медицини під керівництвом Хайме Грутцендлера (Jaime Grutzendler) розробили метод, який дозволив у режимі реального часу спостерігати за загибеллю нейронів і роботою фагоцитів. Апоптоз запускали в певних клітинах мозку миші фотохімічно - на нейрони світили лазерним променем, і ті гинули. Вмираючі нейрони і глию, яка їх руйнувала, візуалізували за допомогою двофотонного мікроскопа.
Через дві-три години після запуску апоптозу довколишні астроцити і мікроглії поляризувалися в бік гинучого нейрона, але тільки мікроглія мігрувала до нервової клітки і оплітала її. У результаті лише одна клітина мікроглії поглинала тіло нейрона і його прилеглі відростки. Віддалені ж гілки дифузного дендритного дерева видаляли астроцити.
Дослідники спробували запустити смерть нейронів іншим способом - ввели в мозок високу дозу вірусу або спостерігали за спонтанною загибеллю нервових клітин під час постнатального розвитку - і побачили схожий процес. І в цих випадках мікроглія знищувала тіло нейрона, а астроцити - його далекі відростки. Отже, різні гліальні клітини одночасно прибирають залишки нервових клітин, але у кожної своя спеціалізація. Ймовірно, астроцити відповідають за відростки нейронів тому, що вони тісно переплітаються, а мікроглії необхідно мігрувати в потрібну ділянку. Крім того, дослідники припустили, що астроцити і мікроглія координують свої дії і що існує механізм локальної взаємодії цих клітин.
Вчені досліджували роль двох рецепторів (і), які вважаються залученими до розпізнавання сигналів гинучих клітин. Відсутність першого рецептора не вплинула на швидкість роботи фагоцитів, а у мишей без гена швидкість видалення залишків мертвих нейронів була знижена (p < 0,05), при чому відстрочено було початок руху мікроглії до нервових клітин, а не час їх поглинання. Крім того, у нокаутних по мишей не поляризувалися астроцити, хоча якщо гена не було тільки в мікроглії, астроцити, навпаки, швидко поляризувалися.
Відсутність у мікроглії не вплинула на загальну швидкість видалення мертвих нейронів, значить, астроцити можуть брати на себе фагоцитоз тіла нервових клітин, якщо мікроглія не справляється зі своїми функціями. Дійсно, коли вчені вибірково знищили мікроглію, астроцити оточували вмираючі нейрони своїми відростками і поглинули їх, хоча і повільніше, ніж це відбувається в нормі.
Нарешті, за видаленням мертвих нейронів поспостерігали у старих мишей - адже з віком багато нейронів відмирають, і необхідно вчасно утилізувати їх. У мишей у віці 26-28 місяців швидкість апоптозу не відрізнялася від молодих тварин, проте поглинання мертвих клітин займало значно більше часу (p < 0,01). Експресія з віком не змінилася, і причини уповільненої роботи фагоцитів у старіючому мозку залишаються неясними.
При нейродегенеративних захворюваннях мироглія не встигає утилізувати всі вмираючі нейрони, і ті починають накопичуватися, запускати запалення і загибель нових нейронів. Зате за відсутності гена нейродегенеративні захворювання розвиваються повільніше - можливо, тому, що деградуючі нейрони залишаються на своєму місці довше і продовжують частково виконувати свою роботу.