Мікроглія зруйнувала гальмівні синапси мозку мишей, що розвивається

Імунні клітини мозку - мікроглія - здатні вибірково руйнувати гальмівні синапси кори мозку новонароджених мишей, з'ясували вчені з США і ОАЕ. Під час експериментів гальмівний медіатор ГАМК, що надходить у синапси, викликав зміни в активності генів клітин мікроглії і активував програму зміни синапсів. При цьому відключення рецепторів до ГАМК у клітинах мікроглії призвело до порушень у поведінці мишей. Дослідження опубліковано в журналі.

Не дивлячись на те, що через гематоенцефалічний бар'єр в мозок вкрай рідко потрапляють патогени, там теж є імунні клітини - мікроглія. Вони не тільки беруть участь у запальній відповіді, але й утилізують загиблі нейрони, а також можуть придушувати активність нейронів і руйнувати міжнейронні контакти - синапси. Останній процес необхідний для роботи мозку, оскільки надмірна активність нейронів може призвести до нападів. Крім того, процес руйнування синапсів важливий для запам'ятовування - щоб зберігати нові нейронні контури спогадів, необхідно видаляти старі або незначні зв'язки в пам'яті. Однак досі незрозуміло, за яким принципом клітини мікроглії «вибирають» синапси для руйнування.

Біологи під керівництвом Емілії Фавуцці (Emilia Favuzzi) з медичної школи Гарварда досліджували вплив мікроглії на збуджувальні і гальмівні синапси. Спочатку вони відключили в мозку всі мієлоїдні клітини (до яких відноситься мікроглія) на два тижні після народження мишей і перевірили, як це вплинуло на нейронні зв'язки. Ці зв'язки досліджували в ділянках соматосенсорної кори мишей. Виявилося, що вимкнення мієлоїдних клітин дійсно впливає на кількість і гальмівних, і збуджувальних синапсів в корі: їх стає більше без мієлоїдних клітин (p < 0,05).

Щоб перевірити, чи взаємодіють клітини мікроглії з синапсами нейронів безпосередньо, біологи створили мишей, у яких в обох типах клітин синтезувалися флуоресцентні білки. Ці білки дозволяли побачити взаємодію за допомогою мікроскопії. Клітини мікроглії збиралися в основному навколо гальмівних синапсів, а також експресували рецептор до ГАМК - основного гальмівного медіатора.

Біологи припустили, що ГАМК в синапсах може взаємодіяти не тільки з нейронами, але і з клітинами мікроглії, щоб регулювати їх вплив на синапси. Дослідники видалили рецептор до ГАМК з клітин мікроглії, щоб перевірити, як зміняться нейронні зв'язки. Після видалення в корі мозку мишей збільшилася кількість гальмівних синапсів, але не змінилася кількість збуджуючих. Крім того, відключення рецепторів до ГАМК викликало зміни в роботі генів клітин мікроглії. Більшість генів, які знизили свою активність після видалення порівняно з генами клітин дикого типу, відносилися до кластеру, що регулює «підрізання» (pruning) синапсів.

Дослідники також провели на мишах без рецепторів до ГАМК поведінкові тести. Виявилося, що на 30 день після народження розвитку такі миші не такі активні, як тварини дикого типу: менше бігають, стрибають і досліджують простір. А ось на 60 день активна поведінка навпаки посилилася. Так біологам вдалося показати, що мікроглія не просто здатна змінювати синапси, а й робити це вибірково - відрізняти гальмівні синапси від збуджуючих через ГАМК.

Мікроглія здатна поїдати не тільки міжнейронні зв'язки, але і мертві нейрони. Недавнє дослідження показало, що цей мікроглій займається спільно з астроцитами - зірковими клітинами глії. Нейробіологи з'ясували, що клітини поділяють обов'язки: перші утилізують тіло нейронів і прилеглі відростки, а другі - віддалені гілки дендритного дерева.