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

Алкоголь и астроциты

Credit: Mary-Louise Risher/Duke Medicine Перед вами — иллюстрация из статьи в журнале Alcoholism: Clinical & Experimental Research. Слева — нормальный мозг мыши, а справа — он же…

Астроциты превращаются, превращаются астроциты…

Credit: Gong Chen and Zheng Wu …в элегантные нейроны. В только что опубликованной статье в Nature Communications авторы использовали генную терапию для того, чтобы превратить астроциты…

«Дым в мозге»

Credit: Raquel Garcia Hernandez/NeuroArt Перед вами — еще один снимок из «замороженного» в ковидную эпоху конкурса NeuroArt. Автор снимка назвал его Smoke In The Brain. Серым…

«А» – значит «астроцит»

Конечно же, вы узнали руку великого мастера рисунков микромира, он же нобелевский лауреат 1906 года, Сантьяго Рамон-и-Кахаля. Да, конечно, мы уже много раз публиковали его…

«Дорогой мозг, пора бы тебе повзрослеть!»

Когда мы рождаемся, наш мозг обладает большой гибкостью. Наличие такой гибкости для роста и изменения дает незрелому мозгу способность адаптироваться к новому опыту и организовать свою…

Астроцит или нейрон?

Группа исследователей из США, Италии, Франции и Великобритании на днях опубликовала в журнале Cerebral Cortex результаты детального исследования того, как переключается программа образования новых клеток…

Астроцит превращается…

Credit: Jinan University Эта размытая картинка дня опубликована в статье, вышедшей в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology. На ней вы видите результат новой стратегии…

Астроциты боли

Credit: Makoto Tsuda, Kyushu University Исследования нейробиологов из  Университета Кюсю, опубликованные в Nature Neuroscience, показали, что уникальная популяция астроцитов, отмеченных на этом снимке ярко-желтым цветом,…

Астроциты в белом веществе

И снова один из основателей современной нейронауки Сантьяго Рамон-и-Кахаль, и снова клетки нервной системы. На этот раз — его зарисовка астроцитов белого вещества. Этот рисунок…

Астроциты и радиальная глия

Перед вами — два типа глиальных клеток. Астроциты, играющие важную роль в функционировании нейронов (они даже в синаптической передаче принимают участие) и радиальная глия —…

Астроциты из Пенсильвании

На этой фотографии, опубликованной во Flickr Пенсильванского университета, изображены астроциты — глиальные клетки нервной системы. Изображение составное: зелёный цвет даёт глиальный фибриллярный кислый белок (GFAP),…

Астроциты поддерживают медленный сон

Норвежские исследователи изучили активность сигнальных путей ионов кальция в астроцитах коры мозга мышей в условиях сна и бодрствования. Они показали, что интенсивность кальциевых сигналов (показателей…

Астроциты пациентов с болезнью Паркинсона

Илл: Laura Ferraiuolo, University of Sheffield Перед вами — ещё один снимок из числа победителей конкурса Picturing Parkinson’s, который проводится сообществом Parkinson’s UK. И снова…

Астроциты тянутся друг к другу

На этом снимке — два окрашенные красящим виментин красителем IHC-DAB астроцита в хвостатом ядре мозга человека. Астроциты непосредственно взаимодействуют с кровеносными сосудами, формируя гемато-энцефалический барьер,…

Астроциты умершего гиппокампа

И снова перед вами — зарисовка великого Сантьяго Рамон-и-Кахаля. Здесь вы видите рисунки астроцитов гиппокампа мужчины всего через три часа после его смерти. Credit: Courtesy Instituto Cajal…

Астроциты усиливают боль

Исследователи из Японии заметили ранее неизученный механизм, связанный с регуляцией боли и определенным типом астроцитов. Этот механизм может стать потенциальной целью для усиления терапевтического действия…

Астроциты эпилепсии

Этот иммунофлуоресцентный снимок аcтроцитов гиппокампа сделан в слое гранулярных клеток зубчатой извилины гиппокампа мыши. Но не просто, а с моделью эпилепсии — и во время…

Астроциты, мутация, БАС

Боковой амиотрофический склероз иногда бывает наследственным. В этом случае он связан с мутацией  G93A SOD1 (гена супероксиддисмутазы). Судя по всему, здесь в заболевании тоже не…

Делящиеся дубнинские астроциты

Нечасто картинка дня к нам приходит от читателей. На этой микрофотографии вы можете видеть деление астроцита в первичной культуре гиппокампа крыс. Как пишут авторы, первичная…

Генно-модифицированные астроциты «сшивают» раны мозга

Сredit:Meifan Amy Chen, Ph.D. На снимке генно-модифицированные астроциты (красный) с увеличенной экспрессией гена LZK «выравнивает» линию раны при травме спинного мозга. Исследователи предполагают, что подобная…

Задыхающиеся астроциты

На этом снимке вы видите культуру глиальных клеток, астроцитов. Новое исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, делает вывод (правда, основываясь на экспериментах на мышах), что…

Аутизм: когда нейроны с астроцитами «ссорятся»

Группа Эллисон Муотри, профессора Калифорнийского университета Сан-Диего опубликовала в 2017 году в журнале Biological Psychiatry убедительные свидетельства того, что некоторые расстройства аутистического спектра (ASD) могут…

Астроциты: слой за слоем

Учёные из института Wellcome Sanger обнаружили, что  астроциты, глиальные клетки в коре головного мозга мышей, более разнообразны, чем считалось ранее. Метод, который измерял экспрессию генов…

Бывшие направляющие для нейронов

На этом снимке сетчатки желтым цветом показана удивительная клетка, о которой достаточно редко упоминают нейробиологи. Когда мы говорим о глии, мы вспоминаем астроциты, олигодендроциты, микроглию,…