Некоторые участки мозга взрослого человека содержат покоящиеся или бездействующие нервные стволовые клетки, которые могут быть повторно активированы для образования новых нейронов. Однако переход от покоя к пролиферации до сих пор плохо изучен. Ученые из университетов Женевы и Лозанны обнаружили, что в этом процессе важен клеточный метаболизм, и смогли реактивировать нервные стволовые клетки.

Так биологам удалось увеличить количество новых нейронов в мозгу взрослых и даже пожилых мышей. Эти результаты могут помочь в лечении нейродегенеративных заболеваний.

Стволовые клетки обладают уникальной способностью непрерывно производить копии самих себя и давать начало дифференцированным клеткам с более специализированными функциями. Нервные стволовые клетки (НСК) отвечают за построение мозга во время эмбрионального развития, производя все клетки центральной нервной системы, включая нейроны.

Нервные стволовые клетки сохраняются в определенных областях мозга даже после того, как мозг полностью сформировался, и могут образовывать новые нейроны всю жизнь. Это биологическое явление под названием взрослый нейрогенез важно для обучения и памяти. Во взрослом мозге эти стволовые клетки становятся «спящими» и снижают свою способность к обновлению и дифференцировке. В результате с возрастом нейрогенез значительно уменьшается. Но ученые раскрыли метаболический механизм, с помощью которого взрослые нервные стволовые клетки выходят из спящего состояния и становятся активными.

Исследователи обнаружили, что митохондрии, производящие энергию органеллы внутри клеток, участвуют в регулировании уровня активации взрослых НСК. Особую роль в этой регуляции играет митохондриальный переносчик пирувата (MPC) — белковый комплекс, открытый 11 лет назад. Его активность влияет на варианты метаболизма, которые использует клетка. Зная метаболические пути, которые отличают активные клетки от спящих, ученые могут разбудить спящие клетки, изменив их митохондриальный метаболизм.

Биологи заблокировали активность MPC, используя химические ингибиторы или создав мутантных мышей по гену Mpc1. С помощью фармакологических и генетических подходов, ученые активировали спящие нервные стволовые клетки, и новые нейроны генерировались в мозгу взрослых и даже старых мышей.

Эта работа показывает, что перенаправление метаболических путей может напрямую влиять на состояние активности взрослых нервных стволовых клеток и, следовательно, на количество генерируемых новых нейронов. В долгосрочной перспективе эти результаты могут привести к лечению таких состояний, как депрессия или нейродегенеративные заболевания.