Исследователи из Медицинского центра Джонса Хопкинса сообщают, что они выяснили, как мозг млекопитающих строит сложные сети крошечных трубочек, которые перемещают токсины в клетки мозга и из них, подобно тому, как пневматические трубки перемещают предметы по системам на заводах и в магазинах.
Результаты их экспериментов, в которых использовались генетически модифицированные мыши и современные инструменты визуализации, были опубликованы в журнале Science. По мнению команды, это открытие может углубить научное понимание того, как развиваются болезнь Альцгеймера и другие нейродегенеративные расстройства, открывая потенциальные пути для новых методов лечения.
В ходе исследования ученые наблюдали, что эти микроскопические трубки, известные как нанотрубки, в первую очередь формируются для того, чтобы помочь нейронам выводить токсичные мелкие молекулы, такие как бета-амилоид. Этот белок может скапливаться в липкие бляшки, которые являются одной из характерных черт болезни Альцгеймера.
“Клетки должны избавляться от токсичных молекул, и, производя нанотрубку, они могут передавать эту токсичную молекулу соседней клетке. К сожалению, это также приводит к распространению вредных белков в другие области мозга”, — говорит соавтор статьи Хенбэ Квон, доцент кафедры нейробиологии Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса.
С помощью мощных микроскопов и визуализации живых клеток команда наблюдала, как нейроны создавали длинные, тонкие отростки между своими дендритами — разветвленными выпячиваниями, соединяющими клетки мозга. Эти “дендритные нанотрубки”, как их называют исследователи, по-видимому, переносили вредные молекулы от одного нейрона к другому.
“Длинные и тонкие колонообразные структуры этих дендритных нанотрубок помогают быстро передавать информацию от нейрона к нейрону. Эти нанотрубки могут транспортировать кальций, ионы или токсичные молекулы и идеально подходят для передачи информации к удаленным клеткам”.
Компьютерное моделирование этого процесса отразило ранние стадии накопления амилоида, или “ранний амилоидоз”, и выявило то, что исследователи описывают как “нанотрубчатый связующий слой”, который добавляет новое измерение к взаимодействию клеток мозга. Квон отмечает, что эти открытия могут помочь ученым усовершенствовать подходы к лечению болезни Альцгеймера и подобных заболеваний.
Чтобы понять это явление, исследователи собрали небольшие образцы ткани мозга здоровых мышей и изучили их с помощью микроскопа высокого разрешения, что позволило им визуализировать нанотрубки с поразительной детализацией и отслеживать, как они перемещают вещества между нейронами. Затем они сравнили эти образцы с тканью мозга мышей, генетически модифицированных для развития накопления амилоида, подобного болезни Альцгеймера.
Исследователи утверждают, что у мышей с болезнью Альцгеймера в возрасте трех месяцев, когда у них еще не было симптомов, количество нанотрубок в мозге было больше, чем у нормальных мышей того же возраста. В шестимесячном возрасте количество нанотрубок у нормальных мышей и мышей с болезнью Альцгеймера начало выравниваться.
При более тщательном изучении человеческих нейронов (образцы были взяты с разрешения из общедоступной базы данных электронной микроскопии) ученые обнаружили нанотрубки с похожей морфологией, образующиеся между нейронами так же, как и у лабораторных мышей.
Квон говорит, что в будущих экспериментах команда сосредоточится на том, существуют ли более крупные сети нанотрубок в других типах клеток, кроме нейронов в мозге. В конечном итоге он намерен разработать эксперимент, в котором исследователи создадут нанотрубку, чтобы увидеть, как она влияет на состояние клеток.
По словам Квона, благодаря таким знаниям в будущем появится возможность регулировать производство нанотрубок для защиты мозга. “При разработке потенциального лечения на основе этой работы мы сможем влиять на процесс производства нанотрубок — увеличивая или уменьшая их образование — в зависимости от стадии заболевания”.
Медицинский центр Джона Хопкинса. Пер.: PSYCHOL-OK.RU
