Учёные кафедры нейротехнологий Института биологии и биомедицины (ИББМ) Университета Лобачевского впервые в мире изучили старение самых многочисленных клеток глии – астроцитов – не по отдельности, а на десятках тысяч клеток, объединённых в астроцитарные сети. Результаты исследований позволят нейробиологам ННГУ разработать оптогенетические подходы для управления активностью астроцитов и нейронов стареющего головного мозга. Результаты опубликованы в издании International Journal of Molecular Sciences.
Как известно, долгое время глиальным клеткам отводилась лишь роль «техподдержки» нервных клеток головного мозга, однако исследования последних лет доказали, что глия не только питает и защищает нейроны, но и обеспечивает их взаимодействие, стимулирует образование новых нейронных сетей, модулирует синаптическую пластичность, отвечает за воспалительные процессы в организме.
«На культурах астроцитов, полученных из мозга мыши, почти полгода мы наблюдали “общение” астроцитов между собой и объединение в сети. Впервые в мире удалось зафиксировать изменение работы астроцитарной сети при старении, это происходит на фоне снижения передач кальциевых сигналов от астроцита к астроциту – основного способа взаимодействия астроцитов между собой», – рассказала автор исследования, доцент кафедры нейротехнологий ИББМ ННГУ Елена Митрошина.
Исследователи установили , что с возрастом кальциевые волны ослабевают, сигналы внутри астроцитарных сетей проходят реже. Количество астроцитов в сетях уменьшается, они изолируются друг от друга. Это может нарушать их взаимодействие с нейронами и приводить к нарушениям работы мозга. Чтобы скорректировать эти процессы, учёные предлагают управлять активностью астроцитов и нейронов с помощью оптогенетики.
«Оптогенетика активно применяется для стимуляции нервных клеток. В мембрану клетки встраивают светочувствительный белок, а затем воздействуют на него светом определенной длины волны через оптоволокно, в результате нейрон активируется. Аналогично мы будем воздействовать на астроциты, чтобы остановить негативные процессы в стареющем мозге. Необходимые оптогенетические устройства уже разрабатываются в Университете Лобачевского», – сообщила Елена Митрошина.
По словам учёных, если эксперимент in vitro удастся, в ННГУ начнутся эксперименты на лабораторных животных. Исследования проводятся в рамках федерального проекта НЦМУ «Центр фотоники».
Текст: ННГУ им. Лобачевского
Mitroshina, E.V.; Krivonosov, M.I.; Pakhomov, A.M.; Yarullina, L.E.; Gavrish, M.S.; Mishchenko, T.A.; Yarkov, R.S.; Vedunova, M.V. Unravelling the Collective Calcium Dynamics of Physiologically Aged Astrocytes under a Hypoxic State In Vitro. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 12286. https://doi.org/10.3390/ijms241512286
