Нейроны головного мозга, как правило, привлекают наибольшее внимание ученых, но набор клеток вокруг них, называемых астроцитами—буквально, звездообразными клетками,-все чаще рассматривается как важнейшие игроки в обеспечении правильной организации мозга.

В частности, астроциты, которые составляют примерно половину массы человеческого мозга, по-видимому, управляют формированием синапсов, связей между нейронами, которые формируются и перестраиваются по мере того, как мы учимся и запоминаем.

Новое исследование ученых Дюка и UNC обнаружило важный белок, участвующий в связи и координации между астроцитами, когда они строят синапсы. Не имея этой молекулы, называемой Гепакамом, астроциты не такие липкие, какими должны быть, и склонны прилипать к самим себе, а не образовывать связи со своими собратьями-астроцитами.

Это открытие, сделанное в исследованиях на мышах, у которых ген гепакама был выведен из астроцитов, является важным ключом к пониманию ряда расстройств головного мозга, включая снижение когнитивных способностей, эпилепсию и расстройства аутистического спектра. Работа появляется 24 июня в журнале Neuron.

Известно также, что редкое заболевание, называемое мегалэнцефальной лейкоэнцефалопатией (МЛЦ), вызвано мутацией в гене Гепакама, и эта работа может дать ответы на вопрос о том, что именно пошло не так. MLC-это расстройство развития, которое прогрессирует, вызывая макроцефалию (большую голову), отек белого вещества головного мозга, умственную отсталость и эпилепсию.

Выборочно удаляя гепаКАМ из астроцитов, чтобы посмотреть, что он делает, "мы как бы превратили клетки в интровертов", - сказала старший автор Кагла Эроглу, доцент кафедры клеточной биологии Медицинской школы Университета Дьюка. "Обычно они хотят протянуть руку, но без Гепакама вместо этого они начали обнимать себя."

"Если астроцит соединяется со своими соседями, то у вас начинается сеть", - сказал Эроглу. "Чтобы создать функциональный мозг, вам нужна функциональная астроцитарная сеть."

Исследователи сосредоточились на Гепакаме, ища гены, которые очень активны в астроцитах и которые были вовлечены в дисфункцию мозга. Они сотрудничали с другой группой, работающей над hepaCAM в Университете Барселоны, но эта группа изучала молекулу на предмет ее роли в регуляции хлоридных сигнальных каналов в астроцитах.

Группа Дюка обнаружила, что удаление гепакама из астроцитов привело к тому, что синаптическая сеть была слишком легко возбуждена и не так хорошо увлажнена. "Воздействие на тормозные синапсы было самым сильным", - сказала первый автор Кэти Болдуин, которая недавно стала доцентом клеточной биологии и физиологии в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилле. "Вы снижаете торможение и повышаете возбуждение, так что это действительно может указывать на механизм эпилепсии."

Болдуин, которая выполняла эту работу в качестве постдокторского исследователя в лаборатории Эроглу, планирует продолжить изучение этих вопросов в своей новой лаборатории в UNC, проверяя, ведут ли мыши с дефицитом Гепакама по-другому или имеют изменения в обучении и памяти, или проявляют ли они стресс и социальную тревожность, которые являются маркерами расстройств аутистического спектра. Она сказала, что они также могут повторно ввести мутационные версии белка мышам, которые родились без него, чтобы посмотреть, какие эффекты он оказывает.

"Мы знаем, что гепаКАМ взаимодействует сам с собой между двумя астроцитами, но мы не знаем, с чем он взаимодействует в синапсе", - сказал Болдуин. "Мы не знаем, может ли он взаимодействовать с гепакамом, который также содержится в нейронах, или это может быть какой-то другой белок, о котором мы еще не знаем."

ИСТОЧНИК