Mimo, iż mikroglej stanowi do 10% wszystkich komórek obecnych w mózgu, jego funkcje wciąż nie są do końca jasne. Wiadomo, że są to komórki układu odpornościowego, które reagują na pojawienie się w ośrodkowym układzie nerwowym obcych antygenów lub uszkodzenie tkanki, indukując odpowiedź immunologiczną. Ich nadmierna aktywacja wiąże się z występowaniem niekontrolowanych stanów zapalnych oraz rozwojem chorób neurodegeneracyjnych. Najnowsze badania wykonane w Europejskim Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) we Włoszech pozwoliły na ujawnienie ich zupełnie innej funkcji.
Już dawno zaobserwowano, że mikroglej wchodzi w pewne interakcje z synapsami. Wiedziano, że komórki te fagocytują szczątki obumarłych neuronów, przypuszczano więc, że w podobny sposób eliminuje on synapsy. Ponieważ na powierzchni mikrogleju znajdują się receptory neuroprzekaźników, wydaje się, że jest to element zmian rozwojowych w mózgu, który być może ma nie dopuścić do nadmiernej aktywacji neuronów. Potwierdziły to wyniki badań na myszach, które zostały pozbawione układu dopełniacza – brak aktywności mikrogleju na wczesnych etapach rozwoju skutkuje pogorszeniem komunikacji neuronalnej w wieku dorosłym oraz osłabieniem neuroplastyczności. Brakowało jednak bezpośrednich dowodów na prawdziwość tej hipotezy.
Naukowcy z EMBL przez lata gromadzili dane dotyczące interakcji mikrogleju z komórkami nerwowymi hipokampa przy wykorzystaniu różnych technik mikroskopowych oraz modelowania 3D. Potwierdziły one, że komórki mikrogleju istotnie pochłaniają materiał syntetyczny. W przeciwieństwie jednak do stawianych wcześniej założeń, nie znaleziono dowodów na to, że usuwane są całe synapsy. Ponieważ przyjmuje się, że fagocytoza to wychwytywanie przez komórki cząstek o wielkości powyżej 0,5 μm, a z danych wynikało, że eliminowane były fragmenty mniejsze, o średnicy ok. 250 nm, zaobserwowany proces określono mianem trogocytozy lub “skubania” (gr. trogo – skubać). Nie tylko rozmiar “pożeranych” elementów różni te dwa procesy. Choć oba aktywowane są pod wpływem układu dopełniacza, drugi z nich wydaje się wymagać obecności fosfatydyloseryny. Ponadto nie zanotowano, aby podlegały mu obszary zlokalizowane postsynaptycznie.
Jedną z najistotniejszych cech procesu trogocytozy wydaje się fakt, że niekoniecznie musi on służyć do usuwania funkcjonalnych struktur synaptycznych. Zmniejszenie intensywności neuroprzekaźnictwa w obrębie konkretnej synapsy faktycznie może być jego celem. Może on również pośredniczyć w przebudowie kolbki synaptycznej poprzez usuwanie związanych z powierzchnią błony komórkowej specyficznych czynników, które uniemożliwiają rozwój miejsca presynaptycznego.
“Nasze odkrycia sugerują, że komórki mikrogleju podskubują synapsy, aby uczynić je silniejszymi, a nie słabszymi” – mówi Cornelius Gross, kierujący pracami zespołu.
Najważniejszą obserwacją dokonaną przez zespół z EMBL był kontakt wypustek mikrogleju z neuronami skutkujący zwiększeniem wewnątrzkomórkowego stężenia jonów wapnia w tych drugich, a następnie powstanie w tym miejscu funkcjonalnej synapsy. Wygląda więc na to, że odkryto kolejną funkcję mikrogleju, niezwykle istotną dla przetwarzania informacji przez mózg i zapisywania ich w pamięci długotrwałej. Obserwacje potwierdzają, że do indukcji tego procesu niezbędna jest aktywność neuroprzekaźników: glutaminianu i acetylocholiny, a także neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego (BDNF).
“Podczas gdy staraliśmy się zobaczyć jak mikroglej eliminuje synapsy, zdaliśmy sobie sprawę z tego, że w większości przypadków indukuje on ich powstawanie” – wyjaśnia członkini zespołu, Laetitia Weinhard. “Wskazuje to na fakt, że mikroglej jest silnie zaangażowany w plastyczność strukturalną i może indukować rearanżację synaps, co leży u podstaw uczenia się i zapamiętywania”.
Naukowcy podkreślają, że zebrane przez nich dowody dotyczą tylko niewielkiego obszaru mózgu, możliwie więc, że obserwowane procesy nie występują w innych jego regionach. Aby to ustalić, niezbędne jest prowadzenie dalszych badań. Dotychczasowe wyniki pozwalają jednak mieć nadzieję, że posunięto się naprzód na drodze do dokładnego poznania mechanizmu współdziałania mikrogleju i komórek nerwowych oraz jego znaczenia dla rozwoju mózgu i patologii związanych z chorobami takimi jak schizofrenia czy depresja.
