Исследования, изучающие нервные процессы, участвующие в регенерации клеток, имеют решающее значение, поскольку они могут проложить путь к разработке более эффективных методов лечения многих патологий, связанных с мутациями или разрушением клеток. Микроглия, резидентные иммунные клетки мозга, становятся активными в ответ на патологии, иногда приводящие к хроническому воспалению и образованию рубцов на тканях.

Таким образом, механизмы клеточной регенерации регулируют реактивность различных глиальных клеток, включая микроглию, предотвращая дальнейшее повреждение и способствуя восстановлению. Хотя во многих прошлых исследованиях изучались процессы, связанные с воспалением, многие вопросы о том, как мозг может успешно восстанавливаться после травм или патологий, остаются без ответа.

Исследователи из LMU Munich, Helmholtz Zentrum Munich, Johannes Gutenberg-Universität (JGU) и других институтов Германии недавно провели исследование на рыбках Данио, направленное на лучшее понимание процессов, лежащих в основе регенерации мозга как у животных, так и у людей. Их результаты, опубликованные в Nature Neuroscience, раскрыли состояние микроглии, характеризующееся накоплением липидных капель и TDP-43+, РНК-связывающего белка, который задерживал или предотвращал регенерацию мозга после травмы.

"Наша логика состоит в том, чтобы понять процесс регенерации в модельных системах, одобренных эндогенным восстановлением, а затем применить эту логику в системе млекопитающих, включая людей, для достижения лучшей регенерации", - сказала Йовица Нинкович, одна из исследователей, проводивших исследование, MedicalXpress. "Поэтому мы решили изучить, как рыбка Данио своевременно инактивирует микроглию, чтобы предотвратить длительное воспаление после травмы головного мозга".

Сверхзадачей недавней работы Нинковича и его коллег было выявление нейронных путей, участвующих в регуляции активности микроглии, на которые потенциально могут быть нацелены фармакологические препараты. Исследователи использовали свое понимание биологии рыбок Данио, чтобы определить возможные терапевтические мишени, которые также могут быть применимы к мозгу млекопитающих. В своих экспериментах они, по сути, наносили небольшие повреждения рыбкам Данио и наблюдали, как мозг регенерирует поврежденные участки.

"Вскоре понимаешь, что такой простой экспериментальный результат зависит от ряда регуляторных процессов, которые даже отличаются от клетки к клетке", - объяснил Нинкович. "Мы использовали сложные методы для анализа изменений на уровне отдельных клеток и отслеживания реакции отдельных клеток на повреждение. Только используя этот подход, нам удалось идентифицировать "опасную" популяцию микроглии, которая должна быть устранена для достижения надлежащей регенерации".

Исследователи наблюдали состояние микроглии после травматических повреждений, характеризующееся накоплением липидных капель и ДНК-связывающего белка 43 TAR (TDP-43). Чтобы подтвердить гипотезу о том, что это состояние препятствует регенерации, они экспериментально манипулировали мозгом рыбок Данио, чтобы добиться различной продолжительности реактивности микроглии и накопления TDP-43.

Это в конечном счете позволило им идентифицировать пути, регулирующие реактивность микроглии и, таким образом, способствующие регенерации мозга. В частности, они обнаружили, что гранулин, белок, который, как известно, регулирует рост и выживаемость клеток, опосредует выведение как липидных капель, так и конденсатов TDP-43+. В результате этого процесса микроглия вернулась в свое исходное состояние, и поврежденная ткань рыбки Данио регенерировала без образования рубцов.

Исследователи уже пытались оценить, в какой степени их результаты могут быть применимы к людям, используя посмертные человеческие ткани. В будущем их работа могла бы проложить путь к разработке новых фармакологических препаратов, способствующих регенерации тканей, которые могли бы быть ценными для лечения различных патологий.

"Я думаю, что идентификация лекарственно-целевого пути, который должен быть активирован для предотвращения длительного нейровоспаления, очень интересна, потому что нейровоспаление возникает не только после травмы, но и при других патологиях и процессах, включая нейродегенерацию, инсульт и рак головного мозга", - добавил Нинкович. "Будет чрезвычайно интересно посмотреть, в какой степени механизмы, которые мы находим, применимы к этим условиям. Экран для малых молекул, разрешающий агрегаты TDP-43 в микроглии, станет логичным следующим шагом в нашей работе ".