Исследователи пролили свет на роль астроцитов в обонятельном восприятии или обнаружении запахов. Исследование показывает, что во время обонятельной стимуляции транспортер серотонина Slc22a3 в астроцитах опосредует транспорт серотонина в клетки, влияя на экспрессию генов. Этот процесс способствует выработке нейротрансмиттера ГАМК, важнейшего компонента нервной цепи для сенсорного восприятия. Полученные данные подчеркивают критическую роль астроцитов в сенсорной обработке и поведении животных. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science.
Актуальность исследования
Чтобы насладиться ароматом утреннего кофе и свежеиспеченного печенья или ощутить предостерегающий запах чего-то горящего, мозгу нужны два типа клеток, нейроны и астроциты, которые тесно взаимодействуют друг с другом.
Исследования показали множество изменений, которые происходят в нейронах во время обонятельного или обонятельного восприятия, но каковы ответы астроцитов и как они влияют на сенсорный опыт, остается неясным.
Новизна исследования
Исследователи из Медицинского колледжа Бейлора (Baylor College of Medicine) изучили реакции астроцитов на обонятельную стимуляцию, раскрывая новый механизм, необходимый для поддержания связи между астроцитами и нейронами и обработки обонятельных ощущений.
«Предыдущие исследования показали, что в естественных условиях у животного обонятельная стимуляция мозга сначала активирует нейроны, что изменяет гены, экспрессируемые этими нейронами, чтобы они могли опосредовать обонятельное ощущение», — комментирует автор исследования Дебосмита Сардар (Debosmita Sardar). «В этом исследовании мы изучили, что происходит с астроцитами после нервной активности во время обонятельной стимуляции, и обнаружили изменения, которые не были описаны ранее».
Обонятельная стимуляция вызывала увеличение транспортера серотонина Slc22a3 на астроцитах, который опосредовал транспорт серотонина в клетки.
«Мы проследили за серотонином внутри астроцитов и были удивлены, обнаружив, что он перемещается в ядро клетки, где связывается с гистонами, белками, прикрепленными к ДНК, которые помогают регулировать экспрессию генов астроцитов», — добавляет Сардар. «Серотонин, связанный с ДНК, действовал как переключатель, который контролировал экспрессию генов».
Интересно, что серотонин регулирует экспрессию генов астроцитов, участвующих в производстве нейротрансмиттера ГАМК, который затем возвращается к нейронам, регулирующим нервную цепь, лежащую в основе сенсорного восприятия.
«Мы показали, что потеря транспортера Slc22a3 в астроцитах снижает уровень серотонина в клетках и приводит к изменениям ДНК, связанным с серотонином», — объясняет Сардар. «В свою очередь, это уменьшило экспрессию генов, участвующих в синтезе ГАМК, и уменьшило высвобождение ГАМК астроцитами, что нарушило нейронные цепи обонятельных ощущений».
Серотонин хорошо известен своим вкладом в нормальную работу мозга, а также участием в развитии зависимости и депрессии.
«Мы узнаем, что астроциты очень пластичны, как и нейроны, а это означает, что астроциты могут изменять свои характеристики и функции в ответ на раздражители окружающей среды. Они слушают нейроны и реагируют, а их двусторонняя связь лежит в основе сенсорной обработки и, в конечном счете, поведения животных», – заключают авторы исследования.