Клетки нервной глии — астроциты — участвуют в поедании межнейронных контактов в гиппокампе взрослых мышей, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature.
Ученые также показали, что для этого астроциты используют рецептор MEGF10. При отключении его гена у мышей наблюдались нарушения в синаптической пластичности и формировании памяти.
Во взрослом мозге одни синапсы постоянно сменяют другие во время получения нового опыта или использования когнитивных функций. Особенно часто это происходит в гиппокампе — главной структуре формирования памяти. При этом механизм формирования новых синапсов в гиппокампе взрослого мозга вполне понятен науке, тогда как с удалением старых все не так просто.
Обновление связей между нейронами происходит не только во взрослом мозге, но и при его развитии. Показано, что в этом участвуют вспомогательные клетки мозга — нервная глия. Фагоцитировать синапсы развивающегося мозга могут микроглия и астроциты — известные поедатели клеток мозга. Последние поглощают синапсы при помощи рецепторов MEGF10 и MERTK, которые запускают фагоцитоз.
Исследователи из Корейского расширенного института науки и технологий под руководством Джун-Хук Ли (Joon-Hyuk Lee) и Джи-янг Кима (Ji-young Kim) предположили, что астроциты участвуют в поедании синапсов и во взрослом мозге для поддержания его пластичности. Для этого они использовали флуоресцентные белки, которые окрашивали клетки в зависимости от кислотности среды. Последовательности белков «вшили» в геномы нейронов, после чего красным окрашивалась кислая среда глиальных лизосом, ферменты которых переваривают съеденное. Белки синапсов окрасили голубым.
Так удалось показать, что в синапсах гиппокампа действительно есть лизосомы глии. При этом лизосом глии было больше в возбуждающих синапсах (p < 0,01), а среди самих поедателей оказалось больше астроцитов, чем микроглии (p < 0,01). Фагоцитарная активность астроцитов усиливалась при активации возбуждающих синапсов. Таким образом, главными поедателями синапсов в гиппокампе оказались астроциты, причем они предпочли разрушать активные возбуждающие синапсы.
Биологи решили проверить, участвует ли в процессе поедания синапсов рецептор MEGF10 и «выключили» его ген в астроцитах. После этого в возбуждающих синапсах действительно снизилось количество лизосом (p ≤ 0,003), а в тормозных — осталось тем же (p > 0,05). Это свидетельствует о том, что астроциты используют рецептор MEGF10 для избирательного разрушения возбуждающих синапсов. При этом у мышей с «выключенным» MEGF10 оставалось больше возбуждающих синапсов в гиппокампе, из-за чего выделение нейромедиаторов в них было снижено — видимо, чтобы компенсировать количество.
Исследователи также проверили, как у мышей без MEGF10 работают память и синаптическая пластичность. Они воздействовали на нейроны гиппокампа сильными стимулами, чтобы исследовать в них процесс долговременной потенциации — усиления активных синапсов. По сравнению с контролем, эти нейроны показали пониженную синаптическую пластичность. Мыши без MEGF10 также хуже проявили себя в тесте на память, где им нужно было вспомнить предъявленные ранее объекты.
Так исследователи показали, что астроциты способны фагоцитировать синапсы в гиппокампе взрослых мышей, используя рецептор MEGF10. Это открытие поможет в понимании процессов пластичности мозга при сохранении гомеостаза: в том числе и при запоминании.
Астроциты способны поедать не только синапсы, но и погибшие нейроны. Недавно мы писали, что вместе с микроглией они делят обязанности в этом процессе: микроглия поедает тело нейронов и близлежащие отростки, а астроциты — отдаленные отростки дендритного дерева.
Автор: Анна Муравьева