Найден регулятор производства стволовых клеток в головном мозге

Учёные из Школы медицины университета Северной Каролины (University of North Carolina School of Medicine) показали, что моховидные клетки гиппокампа регулируют производство новых нейронов из стволовых клеток.

Результаты исследования, опубликованного в журнале Neuron, могут пролить свет на причины неврологических заболеваний и помочь в создании эффективных методов лечения.

Механизм регуляции дифференцировки стволовых клеток

Учёные обнаружили, что регуляция дифференцировки стволовых клеток в нейроны при помощи моховидных клеток играет важную роль в обучении, развитии памяти, стрессоустойчивости и регуляции настроения. Нарушение данного нейрогенеза наблюдается при многих распространённых заболеваниях, включая болезнь Альцгеймера, шизофрению, депрессию, тревожность, травмы головного мозга и некоторые формы эпилепсии. Ориентированность на моховидные клетки может стать основой нового направления лечения подобных нарушений.

«Мы надеемся, что манипуляции с даже небольшим количеством моховидных клеток способны восстановить нейрогенез гиппокампа и связанные с ним функции мозга», — говорит ведущая автор исследования доктор Юань Сон (Juan Song).

Моховидные клетки

Моховидные клетки – разновидность нейронов, которые расположены в зубчатой извилине гиппокампа, где также расположены нейрональные стволовые клетки. Моховидные клетки, а также нервные волокна, проводящие к ним различные нервные сигналы, получили своё название из-за того, что их многочисленные отростки придают им «замшелый» вид.

Какие именно функции выполняют эти клетки – давний предмет споров учёных. Отчасти потому, что их трудно отличить от других клеток мозга. Известно, что моховидные клетки важны для обучения и запоминания и необычайно чувствительны к стрессу. Они моментально погибают, например, при понижении уровня кислорода в крови результате инсульта, инфаркта или приступов при височной эпилепсии.

Используя передовые методы отслеживания на нескольких различных штаммах генетически модифицированных лабораторных мышей, Сон и её коллеги пометили моховидные клетки в гиппокампе и их связи с другими клетками мозга.

Они обнаружили, что моховидные клетки связанны с нейрональными стволовыми клетками напрямую с помощью возбуждающего пути и опосредованно – через соседние интернейроны, связанные со стволовыми клетками через тормозной путь.

Сон и её команда неожиданно обнаружили, что моховидные клетки могут сдвигать баланс их прямой и опосредованной сигнализации, тем самым динамически регулируя активность нейрональных стволовых клеток.

В проводимых экспериментах команда Сон показала, что умеренная активность моховидных клеток приводит к преобладанию опосредованной передачи сигналов и сохранению стволовых клеток в состоянии покоя, что, в свою очередь, приводит к низкому уровню нейрогенеза, однако стволовые клетки при этом могут сохраняться долгое время.

Высокая же активность моховидных клеток, которая может возникать при стимуляции мозга или при заболеваниях, вызывает прямую сигнализацию и удерживает стволовые клетки в «активированном» состоянии, повышая уровень нейрогенеза. Однако это может привести к истощению популяции стволовых клеток со временем.

Учёные заметили, что удаление части моховидных клеток приводило к повышению активности нейрональных стволовых клеток, а затем к сокращению их численности.

Открытие указывает на то, что потеря моховидных клеток, вызванная нарушениями, может быть ключевым фактором, лежащим в основе многих патологических заболеваний с недостаточным нейрогенезом. Это говорит о том, что замена или иное изменение активности моховидных клеток может быть эффективной стратегией лечения, утверждает Сон.

«Нас удивило то, что небольшая популяция моховидных клеток может оказать такое большое влияние на поведение стволовых клеток», — сказала Сон.

В настоящее время Сон и её команда, используя полученные в данном исследовании знания, приступят к изучению того, что происходит с моховидными клетками при различных заболеваниях, и как их можно их заменить или изменить их активность для лечения таких заболеваний.

«Мы начинаем изучать, как, например, данная популяция клеток меняется при болезни Альцгеймера», — говорит Сон.