Úžasný objev nového typu mozkových buněk

Vědci objevili novou hybridní mozkovou buňku, která překlenuje propast mezi neurony a astrocyty. Tato buňka může uvolňovat neurotransmitery a může ovlivnit stavy, jako je epilepsie a konsolidace paměti, což poskytuje slibné cesty pro neurovědecký výzkum a potenciální léčbu.

Neurověda je ve velkém zmatku. Dvě hlavní rodiny buněk, které tvoří mozek, neurony a gliové buňky, tajně ukryly hybridní buňku, na půli cesty mezi těmito dvěma kategoriemi.

Od existence neurovědy je známo, že mozek funguje především díky neuronům a jejich schopnosti rychle se vyvíjet a přenášet informace prostřednictvím svých sítí. Aby je gliové buňky podpořily v tomto úkolu, vykonávají kromě stabilizace fyziologických konstant řadu strukturálních, biologických a imunologických funkcí.

Některé z těchto gliových buněk, známé jako astrocyty, těsně obklopují synapse, což jsou spojovací body, kde se uvolňují neurotransmitery pro přenos informací mezi neurony. To je důvod, proč neurovědci dlouho navrhli, že astrocyty mohou mít aktivní roli v synaptickém přenosu a zapojení do zpracování informací. Dosud provedené studie, které to měly prokázat, však trpěly protichůdnými výsledky a dosud nedosáhly konečného vědeckého konsensu.

Identifikací nového buněčného typu s vlastnostmi astrocytů a vyjádřením molekulárního aparátu nezbytného pro synaptický přenos neurovědci z Ústavu základních neurověd na Fakultě biologie a medicíny Univerzity v Lausanne (UNIL) a Wyss Center for Biosciences and Neuroinženýrství v Ženevě ukončilo roky sporů.

Klíč k hádance

Aby potvrdili nebo vyvrátili hypotézu, že astrocyty jsou stejně jako neurony schopny uvolňovat neurotransmitery, vědci nejprve zkoumali molekulární obsah astrocytů pomocí moderních metod molekulární biologie. Jejich cílem bylo najít stopy mechanismu potřebného pro rychlé uvolnění glutamátu, hlavního neurotransmiteru používaného neurony.

„Přesnost, kterou umožňují jednobuněčné transkriptomické metody, nám umožnila prokázat v buňkách přítomnost hvězdicovitě vyhlížejícího vezikulárního proteinu VGLUT, který je zodpovědný za plnění neuronových váčků pro uvolňování glutamátu. Tyto transkripty byly nalezeny v buňkách potkanů ​​a se zdají být konzervované v lidských buňkách.“ „V těchto buňkách jsme také identifikovali další specializované proteiny, které jsou nezbytné pro funkci glutamátergních váčků a jejich schopnost rychle komunikovat s jinými buňkami,“ říká Ludovic Tilly, odborný asistent na UNIL, a spoluředitelem studie.

Nové funkční buňky

Dále se neurovědci snažili zjistit, zda jsou tyto hybridní buňky funkční, tedy skutečně schopné uvolňovat glutamát rychlostí srovnatelnou s rychlostí synaptického přenosu. K tomu výzkumný tým použil pokročilou zobrazovací technologii, která dokáže zobrazit glutamát uvolněný vezikuly v mozkové tkáni a u živých myší.

„Identifikovali jsme podskupinu astrocytů, které reagovaly na selektivní stimuly rychlým uvolňováním glutamátu, k němuž došlo v prostorově definovaných oblastech těchto buněk připomínajících synapse,“ říká Andrea Volterra, emeritní profesor na UNIL a hostující fakulta ve Wyss Centre. Spoluředitel . studie.

Toto uvolňování glutamátu má navíc vliv na synaptický přenos a reguluje nervové okruhy. Výzkumný tým to dokázal prokázat potlačením exprese VGLUT hybridními buňkami.

„Jsou to buňky, které modulují aktivitu neuronů a kontrolují úroveň konektivity a excitability v neuronech,“ říká Roberta Di Ceglia, první autorka studie a hlavní výzkumná pracovnice UNIL. Bez tohoto funkčního mechanismu studie ukazuje, že dlouhodobá potenciace, nervový proces zapojený do mechanismů zapamatování, je narušena a že je ovlivněna paměť myší.

Souvislost s onemocněním mozku

Důsledky tohoto objevu se rozšiřují na mozkové poruchy. Specifickým narušením glutamátergních astrocytů výzkumný tým prokázal účinky na konsolidaci paměti, ale také pozorovali souvislosti s nemocemi, jako je epilepsie, která zhoršuje záchvaty. Nakonec studie ukázala, že glutamátergní astrocyty mají také roli v regulaci mozkových okruhů zapojených do kontroly pohybu a mohly by nabídnout terapeutické cíle pro Parkinsonovu chorobu.

„Mezi neurony a astrocyty máme nyní po ruce nový typ buněk. Jeho objev otevírá obrovské výzkumné obzory. Naše nadcházející studie prozkoumají potenciální ochrannou roli tohoto typu buněk proti poškození paměti.“ Alzheimerova choroba Nemoc, stejně jako její role v jiných oblastech a nemocech, než které jsou zde zkoumány,“ Andrea Volterra Project.

Reference: „Specializované astrocyty zprostředkovávají glutamátergní přenos v centrálním nervovém systému“ od Roberta De Ceglia, Ada Lydon, David Gregory Litvin, Barbara Lake Lind, Giovanni Carrero, Emanuele Claudio Latagliata, Erika Benducci, Maria Amalia De Castro, Jaroslav Savchuk, Ilaria Vitale , Anurag Renjak, Mauro Congio, Tara Canonica, William Wisden, Kenneth Harris, Manuel Mameli, Nicola Mercuri, Ludovic Tilly a Andrea Volterra, 6. září 2023, Příroda.
doi: 10.1038/s41586-023-06502-s