В исследовании, опубликованном в Nature Neuroscience, представлен новый взгляд на астроциты – клетки, долгое время считавшиеся вспомогательными при работе нейронов.
Авторы выдвинули предложение, что астроциты организованы в функциональные единицы разных пространственных масштабов – от нанометровых микродоменов в отдельных отростках до крупных межклеточных синцитиев, охватывающих целые области мозга.
Астроциты рассматриваются как однородная пассивная сеть. Считается, что они лишь поддерживают гомеостаз – убирают избыток нейромедиаторов, снабжают нейроны энергией и регулируют кровоток, но не участвуют активно в обработке информации. Их кальциевые сигналы интерпретировались как медленные, а выделение сигнальных молекул не считается слишком эффективным. Причем одни эксперименты показывают важное влияние астроцитов на поведение и память, а другие – нет. Авторы нового исследования предположили, что астроциты могут выполнять большое количество функций, которые трудно объяснить, основываясь на существующих представлениях.
Оказалось, что астроциты действительно организованы в многоуровневую систему и работают на разных пространственных масштабах: от субклеточных микродоменов (например, перисинаптических отростков) до клеточных ансамблей и межклеточных синцитиев. Внутри одного астроцита сигналы Ca²⁺, захват глутамата и синтез белков пространственно разделены, разные отростки могут работать независимо, как отдельные функциональные единицы, одновременно выполняя разные задачи и не мешая друг другу. Обмен сигналами с нейронами реализуется на нескольких уровнях: от быстрого локального ответа на выброс глутамата до реагирования на норадреналиновые волны, влияющие на обучение и память.
Астроциты и их функциональные единицы – это динамическая система, их форма, состав и активность меняются при циркадных ритмах, обучении (усиление синаптической передачи вызывает отодвигание отростков от синапсов) и патологии (например, при болезни Альцгеймера).
Предложенное новое понимание роли астроцитов открывает путь к тому, чтобы разобраться, как они участвуют в сложных процессах типа формирования памяти или генерации циркадных ритмов.
Текст: Юлия Баимова