Исследователи LMU демонстрируют на модели рыбок Данио, что два белка предотвращают образование рубцов в головном мозге, тем самым улучшая способность тканей к регенерации.

В то время как клетки регулярно обновляются в большинстве эндогенных тканей, количество нервных клеток в головном и спинном мозге человека остается постоянным. Хотя нервные клетки могут регенерировать в мозге взрослых млекопитающих, как ранее показала ученый LMU профессор Магдалена Гетц, молодые нейроны у пациентов с черепно-мозговой травмой неспособны интегрироваться в существующие нейронные сети и выживать за пределами двух определенных областей мозга.

По-видимому, это происходит из-за глиальных клеток, которые формируют поддерживающую ткань в головном мозге. Микроглия, в частности, вызывает воспаления и приводит к образованию рубцов, которые изолируют поврежденный участок от здорового мозга, но в долгосрочной перспективе препятствуют правильному включению новых нейронов в схему. То, как организм регулирует такие механизмы, ранее было неизвестно.

Теперь команда, возглавляемая клеточным биологом LMU проф. Йовица Нинкович продемонстрировала в Nature Neuroscience, что снижение реактивности микроглии имеет решающее значение для предотвращения хронических воспалений и рубцов на тканях и, таким образом, для улучшения способности к регенерации.

Как заживают повреждения ЦНС у рыбок Данио

В отличие от млекопитающих, центральная нервная система (ЦНС) рыбок Данио обладает исключительными регенеративными способностями. В случае травмы нервные стволовые клетки, помимо прочих реакций, генерируют долгоживущие нейроны. Кроме того, повреждения ЦНС вызывают лишь временную реактивность глиальных клеток у рыбок Данио, что облегчает интеграцию нервных клеток в поврежденные участки ткани. "Идея состояла в том, чтобы выявить различия между рыбками Данио и млекопитающими, чтобы понять, какие сигнальные пути в человеческом мозге препятствуют регенерации — и как мы могли бы вмешаться", - говорит Нинкович.

Ученые намеренно нанесли поражение ЦНС рыбкам Данио, вызвав активацию микроглии. В то же время исследователи обнаружили скопление липидных капель и конденсатов TDP-43 в очагах поражения. На сегодняшний день белок TDP-43 был в первую очередь связан с нейродегенеративными заболеваниями.

Гранулин также сыграл важную роль в модели рыбок Данио. Этот белок способствовал удалению липидных капель и конденсатов TDP-43, после чего микроглия переходила из активированной формы в состояние покоя. Результатом стала неповрежденная регенерация раны. Рыбки Данио с экспериментально индуцированным дефицитом гранулина, напротив, демонстрировали плохую регенерацию повреждения, аналогичную тому, что мы наблюдаем у млекопитающих. "Поэтому мы подозреваем, что гранулин играет важную роль в регенерации нервов у рыбок Данио", - говорит Нинкович.

От фундаментальных исследований к применению

Чтобы продолжить сравнение между людьми и рыбками Данио, команда Нинковича исследовала материал пациентов, умерших от черепно-мозговых травм. Здесь также наблюдалась корреляция между степенью активации микроглии и накоплением липидных капель и конденсатов TDP-43. Таким образом, соответствующие сигнальные пути в тканях человека были сопоставимы с таковыми у рыбок Данио.

Исследователь LMU видит "потенциал для новых терапевтических применений у людей". В качестве следующего шага он планирует исследовать, подходят ли известные низкомолекулярные соединения для ингибирования сигнальных путей активации микроглии, тем самым способствуя заживлению нервных повреждений. Модели рыбок Данио будут снова использоваться на этом доклиническом этапе.