Исследователи Института Солка обнаружили, что астроциты (клетки глии) инициируют связь между парами нейронов на ранней стадии развития, вызывая определённые изменения в работе и той, и другой клетки. Опубликованная в Neuron статья позволит немного по-новому взглянуть на расстройства, возникающие в процессе развития мозга (аутизм, СДВГ и шизофрению), частичная причина которых, как считается, кроется в ошибочных связях между нейронами.
На фото изображены маркированные флуоресцентным красителем астроциты (крупные зеленые клетки) и нейрональные постсинаптические рецепторы (красный). Источник: Salk Institute
На протяжении многих лет различные лаборатории выделяли разные синтезируемые астроцитами белки, которые тем или иным образом влияют на развитие нейронов. Но ни один из обнаруженных белков не действовал на синапсы. Будучи аспирантом, главный автор работы Никола Аллен (Nicola Allen) обнаружил, что некий астроцитарный белок глипикан 4 активизировал образование связей между соседними нейронами. Но вот как – было непонятно.
Команда исследователей начала с обработки культур нейронов глипиканом 4, либо другим астроцитарным белком, называемым «тромбоспондин», который вызывает метаболические изменения в нейронах, но не приводит к какой-либо синаптической коммуникации. Идея состояла в том, чтобы сравнить два набора культур и посмотреть, что изменилось в тех, которые обрабатывались глипиканом 4, и что именно делало нейроны такими склонными к «коммуникации».
Учёные обнаружили, что на глипикан 4 отвечали 49 генов, но только 3 из них активировались за счёт тромбоспондина. Тот факт, что перекрытие между генами не обнаружены, дал основание предположить, что два белка участвуют в очень разных клеточных системах и что глипикан 4 имеет решающее значение именно для образования синапсов.
Дальнейшие эксперименты показали, что это вещество увеличивает количество специфических рецепторов на постсинаптической мембране нейронов. Он заставляет их подниматься на поверхность клетки, вызывая высвобождение белка нейронального пентаксина 1 (NP1), который непосредственно связывается с рецепторами. Без этого процесса синапсы оставались безмолвными. Таким образом, глипикан 4 увеличивает восприимчивость постсинаптической части межнейронного соединения.
Помимо этого исследователи обратили внимание и на пресинаптическую мембрану. Они обнаружили, что здесь также под воздействием глипикана 4 появляется NP1, а это означает, что образованию синапсов предшествуют двухстороние одновременные модификации.
В будущих работах лаборатория планирует изучить то, как это открытие может использоваться в разработке новых методов лечения неврологических расстройств.
Текст: Анна Хоружая
Astrocyte-Secreted Glypican 4 Regulates Release of Neuronal Pentraxin 1 from Axons to Induce Functional Synapse Formation by Isabella Farhy-Tselnicker, Adriana C.M. van Casteren, Aletheia Lee, Veronica T. Chang, A. Radu Aricescu, and Nicola J. Allen in Neuron. Published online October 2017
doi:10.1016/j.neuron.2017.09.053