Накопление патологических белков является отличительной чертой нескольких нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера, лобно-височную деменцию и болезнь Паркинсона. Такие белки, как альфа-синуклеин и тау, могут аномально агрегировать внутри нейронов, нарушая важнейшие клеточные функции. “Мы знали, что микроглия играет роль в очистке этих белковых агрегатов, но только недавно узнали, что она может формировать туннельные нанотрубки - длинные отростки, которые могут соединять удаленные клетки в мозге. В данном исследовании мы хотели лучше понять процесс передачи груза между нейронами и микроглией через эти нанотрубки и изучить последствия такого обмена для здоровья клеток”, - объясняет профессор Майкл Хенека, директор LCSB, руководитель группы нейровоспаления и ведущий автор статьи.
Исследователи использовали культуры нейронов и микроглии, полученные из мышиных моделей или стволовых клеток человека, и с помощью передовых технологий визуализации продемонстрировали, что микроглия устанавливает контакт с нейронами через туннельные нанотрубки (ТНТ), чтобы избавить их от скоплений токсичных белков. Кроме того, микроглия переносит здоровые митохондрии - энергетические центры клеток - в пораженные нейроны, что значительно снижает окислительный стресс, восстанавливает жизненно важные функции и в конечном итоге спасает эти нервные клетки.
Используя микроскопию с визуализацией живых клеток, ученые наблюдали за формированием связей между нейронами и микроглией.
“Для детального понимания формирования и функционирования ТНТ необходимы дальнейшие исследования, но было очень интересно наблюдать, что микроглия играет активную роль в поддержании здоровья нейронов и оказывает им поддержку в трудные моменты”, - рассказывает доктор Ханна Шейблих, первый автор статьи.
В совместных культурах нейронов и микроглии команда также заметила, что при накоплении токсичных белков в нейронах увеличивается количество ТНТ, соединяющих два типа клеток, и что эти нанотрубки содержат частицы альфа-синуклеина и тау. Патологические белки передавались от нейронов к микроглии, а не наоборот, где они со временем разрушались. Результаты исследования показали не только то, что микроглия может эффективно избавлять нейроны от токсического белкового бремени, но и то, что она также переносит митохондрии к пораженным нейронам через те же туннельные нанотрубки.
Митохондрии - важный компонент клеток, и когда они не функционируют должным образом, это может привести к дефициту энергии и окислительному стрессу. И альфа-синуклеин, и тау могут нарушать активность митохондрий, способствуя дисфункции и гибели нейронов при нейродегенеративных заболеваниях. Примечательно, что когда микроглия переносила здоровые митохондрии в пораженные нейроны, ученые заметили, что это восстанавливало производство энергии и уменьшало окислительные повреждения, эффективно сохраняя функционирование и выживание нейронов.
В целом эти результаты свидетельствуют о том, что, очищая нейроны от белковых агрегатов и передавая им функциональные митохондрии, микроглиальные туннельные нанотрубки непосредственно поддерживают здоровье нейронов и могут смягчить прогрессирование нейродегенерации.
Далее исследователи выяснили, влияют ли известные генетические мутации, связанные с нейродегенеративными заболеваниями, на формирование туннельных нанотрубок и механизмы спасения на основе туннельных нанотрубок. Они заметили, что мутации в генах LRRK2 и Trem2, связанные с болезнью Паркинсона и лобно-височной деменцией, либо уменьшают удаление агрегатов, либо нарушают доставку функциональных митохондрий. Кроме того, изменения в гене Rac1, связанные с болезнью Паркинсона, также могут влиять на образование и функциональность ТНТ.
Эти результаты указывают на новые пути, по которым известные генетические мутации могут способствовать развитию нейродегенеративных заболеваний. Нарушая механизмы нейропротекции, опосредованные ТНТ, эти генетические варианты не позволяют микроглии эффективно поддерживать нейроны. Нацеливание на эти гены может дать возможность усилить образование ТНТ и активировать их передачу по нанотрубкам, что, в свою очередь, поможет смягчить прогрессирование некоторых нейродегенеративных заболеваний.
“Это исследование не только углубило наше понимание межклеточной коммуникации с помощью туннельных нанотрубок. Оно поставило под сомнение общепринятый взгляд на микроглию как на фактор, способствующий нейровоспалению, выявило новый механизм нейропротекции и позволило понять потенциальные терапевтические стратегии для лечения нейродегенеративных заболеваний, связанных с патологией альфа-синуклеина и тау”, - заключает профессор Майкл Хенека.
Университет Люксембурга, Пер.: PSYCHOL-OK.RU
