...

Komórki mikrogleju podskubują synapsy, by uczynić je silniejszymi

Zespół EMBL badał interakcje komórek mikrogleju z neuronowymi. Lata obserwacji pozwoliły odkryć, iż mikroglej zaangażowany jest nie tylko w usuwanie struktur synaptycznych, ale także w powstawanie nowych połączeń między neuronami. Budzi to nadzieję na sprecyzowanie roli tych komórek immunokompetentnych nie tylko w rozwoju mózgu, ale także w patologii chorób takich jak depresja czy schizofrenia.

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.

Bibliografia

L. Weinhard, G. di Bartolomei, G. Bolasco, P. Machado, N.L. Schieber, U. Neniskyte, M. Exiga, A. Vadisiute, A. Raggioli, A. Schertel, Y. Schwab, C.T. Gross Microglia remodel synapses by presynaptic trogocytosis and spine head filopodia induction. Nature Communications 2018

Udostępnij:
Facebook
Twitter
LinkedIn

Ostatnie wpisy:

Podziel się opinią!

polecane wpisy:

Dzieci powinny czytać

W młodym wieku zachodzą kluczowe procesy plastyczności neuronalnej, które są istotne dla rozwoju mózgu. Dlatego warto wspierać u dzieci zachowania kształtujące ich rozwój, ponieważ mogą okazać się korzystne w dorosłym życiu. Przykładem takiego zachowania jest czytanie książek, czyli jedna z...

Kondycja wątroby a funkcje poznawcze

Przewlekłe choroby wątroby są coraz to bardziej powszechne w społeczeństwie. W ich przebiegu obserwuje się postępujące zmiany polegające na stopniowym zastępowaniu prawidłowego miąższu wątroby tkanką włóknistą, co prowadzi do zaburzeń struktury i funkcji tego narządu. Coraz więcej doniesień naukowych wskazuje,...

Jak białka pomagają spać

Sen pojawił się na wczesnym etapie ewolucji zwierząt i pełni podobną funkcję u wielu gatunków. Zarówno jego długość, jak i jakość jest ważna dla zachowania zdrowia. Jakość snu określana jest m.in. na podstawie częstotliwości i ilości wybudzeń w ciągu nocy....

Archiwum: