Ключ к старению мозга – в астроцитах?

Одна из главных смен парадигм в современных нейронауках – смещение фокуса на не-нейрональные клетки мозга, глию. Наверное, больше всего работ в последнее время посвящено глиальным клеткам с максимальным разнообразием и максимальным количеством функций в мозге человека – астроцитам. Сейчас уже понятно, что эти клетки играют важнейшую роль в жизни и функционировании нейронов и передаче сигнала от одной клетки к другой. Также множество работ в нейронауках последнего времени посвящено исследованию старения мозга и тем изменениям, которые приводят к когнитивному ухудшению у пожилых людей. Однако то, как старение сказывается на астроцитах и их взаимодействию с нейронами до сих пор было изучено очень слабо. Новая работа, которую провел коллектив российских исследователей из московского Института биоорганической химии (ИБХ РАН), позволяет пролить свет на эту загадку. В статье, опубликованной в  «профильном» журнале с говорящим названием AgingCell, авторы изучают, как изменяются астроциты в стареющем мозге.

Астроцит молодого, взрослого и старого мозга. Илл. из обсуждаемой статьи

Для своих исследований авторы во главе с Алексеем Семьяновым из ИБХ РАН  и Алексеем Верхратским из Манчестерского университета использовали комплекс методов – двухфотонную микроскопию в сочетании с 3D-реконструкцией.

Исследователям удалось увидеть, что старение приводит к дистрофии астроцитов. «Возрастные» астроциты демонстрируют существенное уменьшение количества и длины отростков, а также нарушения в астроцит-астроцитарных соединениях.

Применив метод пэтч-клампа и методы кальциевого имиджинга для изучения физиологии астроцитов (а мы помним, что, в отличие от нейронов, астроциты «общаются» при помощи ионов кальция), ученые смогли увидеть изменения и в физиологии. Изменился рисунок кальциевого сигналинга, нарушилась «работа» астроцитов с ионами калия и глутамата, причем эти нарушения приводили к нарушениям в нейронах: исследования на мозге старых мышей показали корреляцию изменений в астроцитах с ухудшением долговременной потенциации нейронов в участке CA1 в гиппокампе, области, ответственной за обучение и память.

Если мы вспомним, что именно астроциты обеспечивают нормальную работу глутаматергических синапсов, регулируя количество нейромедиатора глутамата в синаптической щели, то можно сказать, что открытие авторов статьи позволяет предложить новый астроглиальный механизм возрастного снижения когнитивных функций. Таким образом, астроциты могут служить мишенью для терапевтических воздействий, нацеленных на замедление процесса старения мозга.

Текст: Алексей Паевский

Popov, A., Brazhe, A., Denisov, P., Sutyagina, O., Li, L., Lazareva, N., Verkhratsky, A. and Semyanov, A. (2021), Astrocyte dystrophy in ageing brain parallels impaired synaptic plasticity. Aging Cell e13334. https://doi.org/10.1111/acel.13334