На нашем портале мы достаточно часто пишем о попытках понять и обуздать болезнь Альцгеймера. Не менее часто мы пишем о глиальных клетках, которые в последние полтора десятилетия стали новым фокусом исследований в нейронауках. И регулярно мы рассказываем об атласах мозга.
В новой статье, вышедшей в журнале Nature Neuroscience, сошлись все три тематики. Исследователи из США и Германии, используя современные омиксные технологии, проследили судьбу различных субпопуляций астроцитов в разных участках головного мозга на разных стадиях болезни Альцгеймера.
«Наша статья появилась в результате растущего осознания того, что, хотя нейроны традиционно были на переднем крае исследований болезни Альцгеймера, другие важнейшие клетки мозга, такие как астроциты, оставались недостаточно изученными в этом контексте, — говорит Судешна Дас, ведущий автор исследования, — Астроциты играют жизненно важную роль в поддержании здоровья и функций мозга, однако их участие в развитии болезни Альцгеймера изучено относительно недостаточно. Воспользовавшись недавними достижениями в омиксных технологиях, которые значительно расширили наше понимание молекулярных путей, мы стремились глубже изучить роль «астроцитов-неудачников» в развитии заболевания».
В исследовании авторы использовали методику секвенирования РНК из одного клеточного ядра (single-nucleus RNA sequencing, snRNA study) 628.943 астроцитов из пяти регионов мозга, взятых у 32 доноров с разными состояниями – от нормального старения до тяжелой формы болезни Альцгеймера.
Исследователям удалось выделить несколько уникальных субкластеров астроцитов, которые по-разному реагировали на заболевание в зависимости от уязвимой к «Альцгеймеру» нейронной сети (пространственная ось) или стадии прогрессирования заболевания (временная ось).
«Мы идентифицировали различные субпопуляции астроцитов, демонстрирующие различные реакции в зависимости от области мозга и стадии заболевания, — сказала Дас. – Количество «гомеостатических» астроцитов, которые поддерживают синаптическую функцию мозга, уменьшилось в регионах с развитой патологией, тогда как содержание «реактивных» астроцитов, связанных с заболеванием, пропорционально увеличилиось».
Дас и ее коллеги также выявили новые «промежуточные» состояния астроцитов, которые, по-видимому, являются переходной формой между «гомеостатической» и «реактивной» формами астроцитов. Оказалось, что эти промежуточные состояния сильно различаются в разных областях мозга и на разных стадиях БА.
Как пишут авторы, соотношение гомеостатических, промежуточных и реактивных астроцитов изменялось только вдоль пространственной оси, в то время как два других подкластера изменялись вдоль временной оси. Количество астроцитов из одного из них, подкластера, богатого трофическими факторами, снижалось во время прогрессирования заболевания, в то время как количество астроцитов из другого (названного авторами «выгоревшей» популяцией) увеличивалось на поздней стадии, но возвращалось к исходному уровню на конечной стадии, что указывает на истощение реакции при хроническом воздействии невропатологии.
Авторы подчеркивают, что их исследование подчеркивает сложную динамику астроцитарных реакций при болезни Альцгеймера. В будущем это может привести к новым исследованиям с упором на астроциты и другие глиальные клетки, что потенциально послужит основой для разработки принципиально новых терапевтических подходов.
«Вместе с нашими коллегами из AbbVie Inc мы также изучали прогрессирование микроглии, эндотелия и нейрональных клеток при БА, — добавила Дас. — Нашим следующим шагом будет понимание того, как эти клетки взаимодействуют с другими, вызывая нейродегенерацию при болезни Альцгеймера. С этой целью мы будем использовать пространственную транскриптомику для картирования паттернов экспрессии генов этих клеток in situ в ткани мозга».
Текст: Алексей Паевский