50 відтінків Альцгеймера. Від астроцитів до нейронів

Сьогоднішній випуск Нейроновостей складається з двох блоків. У першому розповідається про білок тау, внутрішньоклітинні скупчення якого є однією з ознак розвитку у людини хвороби Альцгеймера. У другому - про астроцити - клітини, які допомагають правильній роботі нейронів.

Читайте цю та інші новини нейробіології на сайті Нейроновості

50 відтінків Альцгеймера

Індикатори хвороби Альцгеймера, найпоширенішої причини недоумства, - це бета-амілоїдні бляшки і внутрішньоклітинні скупчення білка тау. Вважається, що саме вони відповідальні за виникаючі дефекти в роботі мозку. Один з перших етапів розвитку нейропатологій при Альцгеймері - це неправильна модифікація білка тау, а саме додавання залишків фосфорної кислоти (фосфорилювання) в неправильних місцях. Такі неправильно модифіковані білки «злипаються» один з одним. А запускають цей каскад подій у білці тау бета-амілоїдні бляшки.

Неправильна модифікація білка тау абсолютно необхідна для розвитку Альцгеймера - якщо своєчасно прибрати білок тау з клітин, то в мозку не буде пошкоджень, незважаючи на наявність бета-амілоїдних бляшок. Виходить, що фосфорилювання білка тау - безумовно зло і веде до проблем у мозку. Але виявилося, що ні - картинка, як водиться в біології, не чорно-біла, а з 50 відтінками сірого.

Група з університету Нового Південного Уельсу виявила, що додавання залишку фосфорної кислоти до певного місця в білці тау гальмує токсичність бета-амілоїдних бляшок і зупиняє загибель нейронів. Вони знайшли, який саме фермент у мишей відповідальний за цю модифікацію (кіназа p38Y). Видалення цього гена у мишей призводила до дефектів мозку, когнітивних проблем і передчасної смерті.

З одного боку, враховуючи, скільки досліджень фокусується на ознаках хвороби Альцгеймера, дивно виявити, що фосфорилювання білка тау - це не завжди погано для нервової системи. З іншого боку, це відкриття узгоджується з попередніми даними (і здоровим глуздом) - білок тау бере участь не тільки в розвитку хвороби Альцгеймера, але і необхідний для нормального функціонування клітини.

Оригінал тексту на порталі «Нейроновості»

Від астроцитів до нейронів

Астроцити - це найчисленніші клітини глії («допоміжної» тканини нервової системи), більш того, вони займають половину всього обсягу мозку. З кожним роком кількість функцій, приписуваних їм, розширюється - вони не тільки служать механічною опорою для зростання нейронів, але і підтримують багато аспектів їх життєдіяльності. Більш того, дісталися до святая святих - з'явилися дані, що астроцити допомагають нейронам передавати нервовий імпульс.

Передача нервового імпульсу заснована на зміні внутрішньо- і позаклітинної концентрації іонів і здатності клітин (нейронів) реагувати на ці зміни, тобто бути збудними. Ще в середині 1990-х роках перші експерименти показали, що астроцити теж збудні - в них збільшується концентрація внутрішньоклітинного кальцію у відповідь на збудження сусідів-нейронів. Але чи можуть астроцити не тільки пасивно реагувати, але й активно брати участь у передачі інформації по нейронному ланцюгу?

Дослідники з Університету Массачусетса послідовно відключали в астроцитах дрозофіл кожен з 500 мембранних каналів, чутливих до кальцію. При відключенні одного з каналів в астроцитах, Wtrw каналу, личинки переставали дізнаватися певний запах (вони переставали повзти до ізоамілацетату). Здавалося б, до чого тут астроцити, адже хемотаксис - це робота нейронів?

Подальша комбінація елегантної генетики, мікроскопії та електрофізіологічних вимірювань показала наступну картину: один тип нейронів, Tdc2 + нейрони, віддає «пас» астроцитам, через молекули-нейромедіатори (тирамін і октопамін). Після цього в астроцитах відкриваються кальцієві канали - підвищується рівень внутрішньоклітинного кальцію. Це веде до того, що астроцити починають вивільняти сигнал (АТР), які змушує «замовкнути» другий тип нейронів, DA нейрони. Їхнє «мовчання» необхідне для нормальної реакції на запахи.

Не може не вразити величезне розмаїття механізмів, навіть на цій короткій ділянці передачі і, здавалося б, простої інформації. Беруть участь два типи нейронів, один тип стає активним, другий, навпаки, замовкає, а між ними збуджуються взагалі астроцити (не нейронні клітини, допоміжні клітини глії). Більш того, в цьому дивному ланцюжку з трьох клітин беруть участь як мінімум три різних типи молекул-передавачів, які вивільняються з однієї клітини і зв'язуються з рецепторами іншої клітини. Безумовно, вивчаючи такі складні «інженерні» конструкції мимоволі починаєш замислюватися і захоплюватися тим, як змогла еволюція досягти такої елегантності.

Оригінал тексту на порталі «Нейроновості»