Исследователи открыли новый путь к регенерации нейронов после травмы спинного мозга

By Дмитрий Шепелев No comments

нейрон
Кредит: CC0 Public Domain

Динамические сети, специализирующиеся на передаче информации, обычно состоят из нескольких компонентов, включая не только основные процессоры, например компьютеры, но и многочисленные вспомогательные приложения и службы. Нервная система человека в основе своей очень похожа — нейроны, такие как компьютеры, обрабатывают и передают информацию, посылая молекулярные сигналы через аксоны к другим нейронам, все из которых поддерживаются ненейронными компонентами, включая массив клеток, известный как глия.

Глиальные клетки выполняют множество поддерживающих и поддерживающих функций, в частности, один из них — астроцитарные глиальные клетки — обладает уникальной способностью образовывать рубцовую ткань вокруг поврежденных нейронов. Наличие рубцовой ткани связано с ингибирующим действием на повторный рост зрелых нейронов, которые повреждены травмой спинного мозга. Однако недавние данные свидетельствуют о том, что эти ингибирующие эффекты обратимы, и в новой работе ученых из Медицинской школы Льюиса Каца при Университете Темпл (LKSOM) и Университета Пенсильвании показано, что астроцитарные глиальные клетки действительно могут играть важную роль в облегчая восстановление нейронов.

«Мы обнаружили, что у глии есть метаболический переключатель, связанный с метаболизмом глюкозы, который при срабатывании отменяет ингибирующие эффекты на рост и способствует регенерации аксонов», — объяснил Шуксин Ли, доктор медицинских наук, профессор анатомии и клеточной биологии в больнице Шрайнерс. Педиатрический исследовательский центр ЛКСОМ и старший научный сотрудник нового исследования.

Исследование, опубликованное 16 сентября в журнале Cell Metabolism, впервые установило связь между метаболизмом глюкозы в глиальных клетках и функциональной регенерацией поврежденных нейронов в центральной нервной системе.

В сотрудничестве со старшим исследователем Юаньцюань Сун, доктором философии, доцентом кафедры патологии и лабораторной медицины Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета, доктор Ли и его коллеги решили изучить, как образование рубцовой ткани индуцируется глиальными клетками. влияет на регенерацию аксонов, используя модели повреждения аксонов как на мышах, так и на мышах. В первоначальных экспериментах они подтвердили то, что показали предыдущие исследования, что отрицательные эффекты активности глиальных клеток на регенерацию аксонов действительно обратимы. Но исследователи также обнаружили, что переключение между положительным и отрицательным влиянием на возобновление роста аксонов напрямую связано с метаболическим статусом глиальных клеток.

В последующих экспериментах на мухах исследователи сосредоточили свое внимание на гликолизе — метаболическом пути, отвечающем за расщепление глюкозы, — и обнаружили, что одной только активации этого пути в глиальных клетках достаточно для ускорения регенерации аксонов. Такой же результат наблюдался на мышах. Дальнейшие исследования на моделях мышей и мух привели к идентификации двух метаболитов глюкозы, лактата и гидроксиглутарата, которые действуют как ключевые медиаторы переключения глии с тормозной реакции на стимулирующую.

«На модели мух мы наблюдали регенерацию аксонов и резкое улучшение функционального восстановления при нанесении лактата на поврежденные нейронные ткани», — сказал доктор Ли. «Мы также обнаружили, что у травмированных мышей лечение лактатом значительно улучшает двигательную способность, восстанавливая некоторую способность ходить по сравнению с животными, не получавшими лечения».

Доктор Ли и его коллеги изучили специфический путь, с помощью которого лактат и гидроксиглутарат усиливают регенерацию аксонов. Эксперименты показали, что при активации глиальных клеток они выделяют метаболиты глюкозы, которые впоследствии присоединяются к молекулам, известным как рецепторы ГАМКВ на поверхности нейрона, и тем самым активируют пути в нейронах, которые стимулируют рост аксонов.

«Наши результаты показывают, что активация рецептора GABAB, вызванная лактатом, может иметь решающее значение для восстановления нейронов после повреждения спинного мозга», — сказал доктор Ли. «Более того, этот процесс управляется метаболическим переключением на аэробный гликолиз, который приводит, в частности, к производству лактата и других метаболитов глюкозы».

Далее исследователи планируют проверить регенеративные способности лактата и родственных ему молекул у более крупных животных и определить, какие молекулы наиболее эффективны для ускорения регенерации. «Следующие этапы нашей работы могут заложить основу для будущих трансляционных исследований на людях, пострадавших от травмы спинного мозга», — добавил доктор Ли.

Добавить комментарий