Astrocyty w dorosłym mózgu potrafią odbudować uszkodzony obszar
Najnowsze badania opublikowane w Nature Neuroscience pokazują, że dojrzałe astrocyty w mózgu dorosłego zwierzęcia potrafią coś, o co ich nie podejrzewano. Są w stanie odbudowywać utracony obszar poprzez zaskakujący mechanizm przemieszczania jąder komórkowych.
Zespół z Uniwersytetu w Zurychu (UZH), we współpracy z badaczami z NYU i innych ośrodków – w tym Marina Herwerth, Matthias T. Wyss i Bruno Weber z UZH oraz Shane A. Liddelow (NYU) – opracował model selektywnej, ograniczonej przestrzennie utraty astrocytów, naśladujący zapalenie autoimmunologiczne charakterystyczne dla NMOSD. To grupa rzadkich chorób autoimmunologicznych, w których dochodzi do ciężkiego zapalenia nerwów wzrokowych, rdzenia kręgowego i innych objawów ze strony ośrodkowego układu nerwowego. W przebiegu tych chorób przeciwciała skierowane przeciw akwaporynie-4 (AQP4) – białku tworzącemu kanały uczestniczące w transporcie wody – niszczą astrocyty w mózgu i rdzeniu kręgowym. Wstrzykując myszom takie przeciwciała wraz z dopełniaczem bezpośrednio do kory somatosensorycznej, naukowcy wywoływali precyzyjnie ograniczone, cylindryczne ubytki astrocytów – bez uszkodzenia naczyń krwionośnych czy neuronów.
Następnie, wykorzystując mikroskopię dwufotonową, przez wiele tygodni śledzili losy pojedynczych komórek u żywych myszy. Okazało się, że obszar pozbawiony astrocytów zostaje w pełni odbudowany w ciągu kilku tygodni – w przeciwieństwie do urazów mechanicznych czy udarów, gdzie astrocyty tworzą wokół uszkodzenia szczelną bliznę glejową utrudniającą odrastanie neuronów.
Kluczowe odkrycie dotyczy sposobu, w jaki dochodzi do odbudowy uszkodzonego obszaru. Astrocyty otaczające ubytek intensywnie się dzielą – nawet 60% z nich przechodzi mitozę w ciągu dwóch miesięcy – dając początek nawet czterem komórkom potomnym. Zaskakujące jest jednak to, że nowo powstałe jądra nie migrują samodzielnie, tak jak robią to neuronalne komórki progenitorowe podczas rozwoju kory mózgowej. Zamiast tego pozostają związane wspólną cytoplazmą z komórką macierzystą i są niejako „przepychane” przez wypustki w kierunku pustego terytorium. To proces przypominający nukleokinezę znaną dotąd głównie z migracji neuronów w rozwijającym się mózgu.
Obrazowanie z częstotliwością co trzy godziny ujawniło, że ruch jąder ma charakter skokowy: prędkości sięgają nawet 5,6 mikrometra na godzinę, przeplatane wielogodzinnymi postojami. Podczas przemieszczania jądra przybierają wydłużony, elipsoidalny kształt, a po dotarciu na miejsce odzyskują formę okrągłą. Mikroskopia elektronowa potwierdziła, że mimo znacznej odległości między nimi, jądro matczyne i potomne przez długi czas dzielą tę samą cytoplazmę – astrocyt pozostaje więc w stanie wielojądrowym, zanim ostatecznie dojdzie do rozdzielenia na niezależne komórki.
Repopulacji towarzyszy przejściowa aktywacja programu transkrypcyjnego związanego z przebudową cytoszkieletu i procesami gliogenezy, który wygasa dokładnie wtedy, gdy sieć astrocytów zostaje odtworzona. Proces ten był niezależny od sygnalizacji przez koneksyny – białka tworzące połączenia szczelinowe między komórkami – a jego intensywność rosła wraz z objętością ubytku. Większa utrata astrocytów silniej odblokowywała zdolności regeneracyjne komórek sąsiadujących, prawdopodobnie poprzez zniesienie hamowania kontaktowego, które w warunkach fizjologicznych utrzymuje astrocyty w stałych, nienachodzących na siebie terytoriach.
Niezwykle istotnym elementem pracy jest potwierdzenie, że podobne, wielojądrowe i spolaryzowane astrocyty występują także w tkance mózgowej ludzkich pacjentów z NMOSD, co sugeruje, że opisany mechanizm nie jest artefaktem modelu zwierzęcego, lecz realnym elementem odpowiedzi ludzkiego mózgu na uszkodzenie.
Wyniki te zmieniają dotychczasowy obraz astrogliozy, pokazując, że dojrzałe astrocyty zachowują nieoczekiwaną plastyczność strukturalną, o ile środowisko uszkodzenia nie wymusza tworzenia blizny. Otwiera to pytania o to, czy podobne mechanizmy można wykorzystać terapeutycznie w chorobach neurodegeneracyjnych i urazach, w których odbudowa sieci glejowej pozostaje dziś praktycznie niemożliwa.
Komentarze (0)