Российские исследователи изучили, как нервные клетки адаптируются к опасным для них условиям: изменению концентрации веществ в окружающей среде, избытку нейромедиаторов и нарушению формирования цитоскелета. Исследование поможет лучше понять патологические процессы, меняющие свойства нейронов. Статья опубликована в Biophysical Journal.
«Патологические процессы при инсульте и травмах головного мозга вызывают различные изменения на клеточном уровне. В нашей работе на модельной системе, нейронах коры головного мозга крыс, мы показали, что такие изменения происходят и в механических свойствах нейронов. К нашему удивлению, такие изменения были очень существенными, и в некоторых случаях сильнее, чем в других типах клеток. Мы описали модель, которая предсказывает изменение механических свойств нейронов в различных условиях, и надеемся, что она будет полезной при разработке терапии, направленной на лечение патологий», — рассказал первый автор статьи Юрий Ефремов.
Оказалось, что на осмотический стресс нейроны реагировали быстро, сильно и восстанавливались почти полностью за 5–10 минут; фибробласты на него отвечали немного слабее. В обоих случаях было показано, что механические свойства клеток изменяются сильнее, чем их объем. Увеличение объема клеток при гипоосмотическом стрессе вело к падению их жесткости, при гиперосмотическом стрессе наблюдались обратные эффекты. В то же время нейроны оказались более устойчивы к разрушению цитоскелета, чем фибробласты. Избыток нейромедиаторов приводил к увеличению объема нервных клеток, связанных со входом в клетку ионов и воды, и уменьшению их упругости, причем после такого воздействия в нормальное состояние нейроны не возвращались.
Текст: Сеченовский университет
Efremov, Y. M., Grebenik, E. A., Sharipov, R. R., Krasilnikova, I. A., Kotova, S. L., Akovantseva, A. A., … Timashev, P. S. (2020). Viscoelasticity and Volume of Cortical Neurons under Glutamate Excitotoxicity and Osmotic Challenges. Biophysical Journal.doi:10.1016/j.bpj.2020.09.022
