Сейчас мы знаем, что заболевания центральной нервной системы тесно связаны с плохой работой микроглии – клеток иммунной системы, расположенных в головном мозге. Из-за высокой автономности головного мозга изучать его непросто, но сейчас ученым удалось вырастить из стволовых клеток работающую экспериментальную модель
Исторически клетки микроглии головного мозга классифицировали как подтип «служебных» клеток центральной нервной системы. Но на самом деле они являются иммунными клетками – макрофагами костномозгового происхождения, т.е. к самой нервной системе, строго говоря, не относятся. Появляются эти клетки на очень ранних этапах эмбрионального развития и мигрируют в развивающуюся нервную систему. Функционирует мигроглия автономно: как и сам мозг, она отделена от остального организма гематоэнцефалическим барьером, не пропускающим патогены и токсины.
Микроглия играет важную роль в развитии и функционировании головного мозга. К примеру, в процессе нейрогенеза она проводит «синаптическую обрезку» – уменьшает число избыточных синапсов (мест взаимодействия нейронов) для повышения эффективности работы нейронных сетей. Во взрослом мозге клетки микроглии ведут себя как типичные макрофаги: защищают мозг от бактерий и вирусов, подавляют воспаление, работают в качестве «сборщиков мусора», такого, как остатки мертвых нейронов.
Нарушение функции микроглии связано с развитием аутизма, шизофрении, нейродегенеративными заболеваниями. Так, ее низкая активность предположительно способствует формированию в мозге амилоидных бляшек – скоплений патологического белка бета-амилоида, характерных для пациентов с болезнью Альцгеймера. С другой стороны, в случае избыточной микроглии в мозге ускоряется деструкция нервной ткани, также характерная для нейродегенеративных процессов.
Возникает вопрос: все-таки какой тип нарушений работы микроглии наиболее тесно связан с развитием болезни Альцгеймера? Чтобы получить ответ, нужны модельные эксперименты на органоидах коры головного мозга человека – выращенных «в пробирке» из стволовых клеток трехмерных клеточных структурах развивающегося мозга. Но стандартная технология получения органоидов головного мозга не предусматривает использование клеток-предшественников микроглии.
Сейчас исследователи из США разработали метод создания функциональной микроглии в органоидах головного мозга с помощью сверхактивации в некоторых его клетках всего одного гена, кодирующего миелоид-специфический транскрипционный фактор PU.1.
В отличие от обычных мозговых органоидов, в органоидах с такими микроглиоподобными клетками накопление бета-амилоида не происходило. А экспериментальное добавление к ним этого патологического белка приводило к фагоцитарной активации микроглии, включая изменение активности соответствующих генов. Другими словами, клетки микроглии начинали поглощать и утилизировать бета-амилоид.
Эти данные говорят в пользу гипотезы о защитной роли микроглии в отношении болезни Альцгеймера. В любом случае ученым удалось создать работающую модель, которая позволит прояснить роль микроглиальных клеток в развитии не только болезни Альцгеймера, но и других патологий головного мозга человека.