Ученые обнаружили новую функцию нанотрубчатой сети, которая разрастается в виде мини-отростков на дендритах нейронов. По ней бета-амилоид транспортируется от нейрона к нейрону, опосредуя развитие болезни Альцгеймера.
Нейрональные нанотрубки опосредуют межклеточный транспорт – например, по ним переносятся везикулы с нейромедиаторами для высвобождения в синаптическую щель.
Как оказалось, есть и прямые контакты между нейронами, похожие на спайки с каналами, по которым нейромедиаторы могут попадать не в синаптическую щель, а прямо от одного нейрона в тело другого. До текущего времени было плохо понятно, что именно транспортируется через эти контакты.
Группа ученых обнаружила новый тип нанотрубок, который, по-видимому, транспортирует между дендритами разные вещества. Их назвали дендритными нанотрубками (ДНТ).
ДНТ были впервые обнаружены в мозговой ткани мыши и человека с помощью микроскопии сверхвысокого разрешения (dSRRF) и электронной микроскопии. Богатые актином ДНТ нашлись в дендритах коры головного мозга мыши и человека. Исследования, проведенные с использованием машинного обучения, показали, что они отличаются от других нанотрубок и нанотрубчатых сетей. Они обладают уникальной внутренней архитектурой и имеют иную механику, чем другие нанотрубки: их концы «запаяны», так что они больше похожи на нанопробирки. Тем не менее, они тоже исполняют транспортную функцию, перенося ионы кальция и малые молекулы от нейрона к нейрону.
Внедрив β-амилоид в нейроны мыши, исследователи обнаружили, что он распространился на другие нейроны (как и ожидалось) как раз по траектории расположения ДНТ. Ингибирование образования нанотрубок остановило его распространение.
Исследователи разработали вычислительные модели для оценки влияния переноса β-амилоида дендритными нанотрубками на развитие болезни Альцгеймера. Они обнаружили, что плотность ДНТ увеличивается до образования амилоидных бляшек у мышей с моделью болезни Альцгеймера, что указывает на его роль на ранних стадиях заболевания. Выяснилось, что чрезмерная активация сети нанотрубок может ускорить токсическое накопление амилоида в определенных нейронах, тем самым устанавливая механистическую связь между изменениями в нанотрубках и прогрессированием болезни Альцгеймера.
Станут ли дендритные нанотрубки новым маркером болезни Альцгеймера или терапевтической мишенью, пока неясно – необходимо больше данных и детальное изучение механизмов распространения β‐амилоида через ДНТ.
Работа опубликована в журнале Science.
Текст: Дарья Тюльганова