Ученые Мюнхенского технического университета (TUM) впервые наблюдали формирование и регенерацию миелиновых оболочек аксонов в «live»-режиме. Как оказалось, именно сами аксоны управляют этими процессами. В опубликованном в Current Biology исследовании говорится, что паттерны миелинизации закладываются в первые же дни ее формирования, сохраняются по мере роста тела, а при повреждении стремятся восстановиться.
Миелиновые оболочки окружают нервные волокна подобно тому, как изоляция покрывает электрический провод. Миелиновые оболочки состоят из сегментов неравной длины. Промежутки между сегментами – перехваты Ранвье – содержат множество ионных каналов и, обмениваясь ионами, участвуют в восстановлении потенциала действия. Проводимость в миелинизированных аксонах сальтаторная, то есть скачкообразная – от перехвата к перехвату, а скорость и точность передачи сигнала определяются, в том числе, количеством и длиной межперехватных сегментов. При некоторых заболеваниях, например, рассеянном склерозе, лейкодистрофиях, болезни Девика и других, повреждается миелинизация аксонов, что вызывает тяжелые последствия.
Команда из TUM впервые провела «живые» наблюдения за тем, как формируется этот защитный слой. Обнаружилось, что характерный «рисунок» миелинового слоя определяется на ранней стадии его образования, однако может быть скорректирован по мере необходимости в процессе, который контролируется самими нервными клетками.
Доктор Тим Чопка, невролог из TUM, и его команда использовали недавно разработанные маркеры, чтобы визуализировать, как формируются миелиновые сегменты в спинном мозге рыбок данио-рерио. Сформировавшийся рисунок сегментов сохраняется с ростом тела рыбок. После этого исследователи уничтожили отдельные сегменты. «То, что произошло дальше, нас удивило, – говорит Тим Чопка – После разрушения сегментов миелиновые оболочки начали динамически перестраиваться. В конце концов, поврежденный участок восстановился, и в большинстве случаев исходный рисунок также реконструировался». Регенерация шла в определенной последовательности: смежные сегменты расширялись, чтобы закрыть зазор. Затем между ними образовался новый сегмент, в прежних местах возникали разрывы, и прежние сегменты сокращались до их первоначального размера.
Еще один важный вопрос, поднятый в исследовании: что контролирует возникновение и восстановление структуры сегментов?
«Наши наблюдения показывают, что не олигодендроциты – клетки, образующие миелин, – решают, где они [сегменты] формируются, а скорее аксоны», – говорит Тим Чопка. «Можно сказать, что они [аксоны] лучше знают, какой паттерн необходим для передачи сигналов с оптимальной скоростью».
В настоящее время команда изучает, как на паттерны миелинизации влияет целевая стимуляция активности нервных клеток и высвобождающиеся в результате этой стимуляции нейротрансмиттеры.
«Если мы сможем понять роль аксонов в генерации и ремоделировании миелина, это может дать новые подходы к их контролю», – поясняет Чопка. «Это было бы актуально для лечения таких заболеваний, как рассеянный склероз».
Текст: Полина Гершберг
Evidence for Myelin Sheath Remodeling in the CNS Revealed by In Vivo Imaging
Franziska Auer, Stavros Vagionitis, Tim Czopka
Current Biology.
doi:10.1016/j.cub.2018.01.017
