Актуальность
Известно, что физиологический процесс фагоцитоза синаптического материала микроглиальными элементами — синаптический прунинг — имеет решающее значение в онтогенезе центральной нервной системы. До настоящего времени менее выясненными остаются функции микроглии в условиях альтерации тканей головного мозга у взрослых. Анализ микроглиального фагоцитоза представляет известные сложности, поскольку в локусе повреждения наблюдается скопление периферических миелоидных клеток, что может маскировать и усложнять интерпретацию роли микроглии.
Материалы и результаты исследования
В новом исследовании учеными Медицинской школы Виргинского университета (University of Virginia School of Medicine), США, установлено, что микроглиальные клетки играют ключевую роль в деградации поврежденных тканей на фоне травм головного мозга. Показано, что элементы микроглии способствуют консолидации поврежденных нейронов, тем самым препятствуя распространению повреждений на прилежащие участки нервной ткани и предотвращая процесс более обширной нейродегенерации.
Исходя из принципов нормальной физиологии организма, вне зависимости от типа ткани мертвые или деградирующие клетки подвергаются незамедлительной элиминации, что предотвращает развитие воспалительного процесса, потенциально инициирующего гибель рядом расположенных клеток. Эта элиминация осуществляется специализированными фагоцитарными клетками, аккумулирующими и разрушающими клеточный детрит.
Коллективом ученых во главе с Джонатаном Кипнисом (Jonathan Kipnis), руководителем кафедры нейробиологии Виргинского университета, в модели на лабораторных животных проведено изучение повреждений зрительного нерва, инициирующих деградацию нейронов сетчатки и приводящих к накоплению клеточного детрита в более отдаленных участках. В ходе наблюдений выявлено, что в зонах формирования клеточного детрита происходит скопление микроглиальных элементов.
Микроглиальные клетки представляют собой тип фагоцитарных клеток центральной нервной системы, способных поглощать патогены, инфицировавшие ткани головного мозга. Кроме того, эти клетки играют важную роль в процессах развития мозга на этапах онтогенеза, «отсекая» нейрональные синапсы, утратившие свою полноценную активность.
Однако в тканях головного мозга взрослого микроглиальные клетки, по-видимому, выполняют роль идентификаторов нейронов, подверженных дегенеративным изменениям, используя при этом некоторые из молекул, вовлеченных в процесс распознавания неактивных синапсов или чужеродных патогенных белков.
В ходе работы исследователи выявили, что после повреждения зрительного нерва микроглиальные структуры инициируют синтез «комплементарных» белков, фасилитирующих идентификацию фагоцитарными клетками своих мишеней. Анализ наблюдения процесса повреждения зрительного нерва у лабораторных животных, при котором нарушался процесс синтеза указанных «комплементарных» белков, позволил констатировать, что в подобной ситуации процесс деградации клеточного детрита, в норме опосредованный микроглиальными клетками, блокируется.
Выводы
Подводя итоги, авторы работы выразили надежду на то, что в будущем представится возможность воспроизвести и уточнить процесс, при котором в ответ на нейродегенерацию происходит активация микроглии с последующей элиминацией нейронного детрита. Знание этих механизмов смогло бы помочь в разработке терапевтических стратегий, направленных на активацию дренажных процессов и элиминацию токсичных продуктов клеточного распада благодаря функционированию микроглиальных клеток. А это, в свою очередь, может ограничить распространение нейродегенеративных изменений вследствие травматических повреждений головного или спинного мозга.
- Norris G.T., Smirnov I., Filiano A.J. et al. (2018) Neuronal integrity and complement control synaptic material clearance by microglia after CNS injury. J. Exp. Med., Jun. 25 [Epub. ahead of print].
- Rockefeller University Press (2018) Brain cells responsible for removing damaged neurons after injury identified. ScienceDaily, Jun. 25.
Наталья Савельева-Кулик
