Ученые из Китая и США выяснили, что повреждение нейронов заставляет вспомогательные клетки-астроциты производить и передавать им новые митохондрии. Этот процесс обеспечивает восстановление разрушенной ткани, считают авторы статьи, опубликованной в журнале Nature.

«Вспомогательные» клетки нейроглии, в том числе и астроциты, составляют большую часть нервной ткани и обеспечивают полноценную работу нейронов. Нейроглия обеспечивает их обмен веществ и доставку кислорода, облегчает передачу сигналов, дает структурную опору, защищает. Так, несколько лет назад было показано, что поврежденные митохондрии транспортируются из нейронов в астроциты, где уже подвергаются утилизации. Работая под руководством профессора Эн Ло (Eng Lo), ученые из Гарвардской медицинской школы и Столичного медицинского университета в Пекине показали, что возможен и обратный путь: новые, здоровые митохондрии могут передаваться из астроцитов в нейроны, обеспечивая их быстрое восстановление после повреждений.

Экспериментируя с астроцитами, полученными из коры головного мозга крыс, исследователи выяснили, что они действительно выделяют митохондрии в окружающую среду. С помощью метода CRISPR/Cas9 были получены и генномодифицированные клетки с усиленным производством белка CD38, который катализирует синтез циклической АДФ-рибозы, сигнальной молекулы, необходимой для работы кальциевых мембранных каналов, в том числе и в митохондриях. Ранее уже демонстрировалось, что присутствие глутамата – нейромедиатора, избыток которого может говорить о перевозбуждении или истощении нейронов – стимулирует производство CD38 в астроцитах. Как и ожидали авторы, ГМ-клетки с усиленным синтезом CD38 производили и выделяли в среду намного больше митохондрий.

Ученые предположили, что этот процесс может развиваться при повреждении нейронов, помогая их заживлению. Это удалось подтвердить и экспериментально, на нейронах крысиной коры, которые подвергали кислородной и глюкозной депривации, имитируя состояние ишемического инсульта и вызывая их повреждения. При добавлении к таким клеткам жидкости, содержавшей выделенные астроцитами митохондрии, уровень АТФ в них начинал восстанавливаться. Использование флуоресцентных маркеров позволило подтвердить, что нейроны при этом успешно поглотили митохондрии из среды и даже образовали новые отростки. Если же митохондрии из жидкости удалялись центрифугированием, восстановления нейронов практически не происходило.

Этот механизм удалось подтвердить и в экспериментах in vivo. Вновь подготовив жидкость с митохондриями, которые выделили астроциты, авторы хирургически вызывали у подопытных крыс ишемическое повреждение тканей мозга, и через трое суток инъецировали митохондриальные частицы непосредственно в мозг. Еще через сутки поврежденные нейроны извлекались, и иммунное окрашивание показало, что они транспортировали митохондрии внутрь, а их активность стала выше, нежели у нейронов мышей в контрольной группе.

«Данная работа позволяет предположить, что астроциты способны выделять внеклеточные митохондриальные частицы, которые поступают в нейроны, поддерживая их жизнеспособность и восстановление после инсульта», – осторожно резюмируют Эн Ло и его соавторы, добавляя, что многие детали этого механизма, его роли и регуляции остаются неясными.

Ученые отмечают, что митохондрии – далеко не единственный фактор, который производят и транспортируют астроциты для восстановления поврежденных нейронов, и что те же или другие факторы могут синтезировать и другие клетки нейроглии.

Автор: Роман Фишман