Смерть нейронов в воспаленном мозге оказалась цепной реакцией

Ученые впервые исследовали процесс устранения мертвых нейронов в «больном» мозге, где их гибель становится массовой. Ответственные за это клетки микроглии оказались неспособны справиться с потоком апоптозных клеток — и те начинают накапливаться, усугубляя патологический процесс. К таким выводам пришли авторы статьи, опубликованной журналом PLOS Biology.

Восстановление поврежденной ткани требует участия фагоцитов, которые уничтожают разрушенные клетки и останавливают распространение их полураспавшегося, зачастую токсичного содержимого. Мертвые нейроны удаляют специализированные фагоциты центральной нервной системы, клетки микроглии. Большая команда ученых из Европы, Канады и США впервые исследовала функциональность микроглии в «больном» мозге. Работа Аманды Сьерры (Amanda Sierra) и ее коллег показала, что подвижность фагоцитов при этом нарушается, затрудняя нормальную «очистку» и регенерацию поврежденных тканей.

Первая часть экспериментов проводилась на культуре ткани гиппокампа, в которой авторы стимулировали эксайтотоксичность — патологическую гибель нейронов в результате гиперактивации глутаматных NMDA-рецепторов. Считается, что такие процессы происходят в мозге во время ряда нейродегенеративных заболеваний, травм и судорожных припадков. Авторы показали, что гибель (апоптоз) нейронов стимулирует активность микроглии, клетки которой увеличивают число фагоцитирующих отростков, пробираясь к мертвым клеткам, связывая и поглощая их.

Этот генерализованный ответ проявлялся и в экспериментах in vivo, в гиппокампе лабораторых мышей, у которых острые воспалительные реакции были вызваны инъекцией бактериальных липополисахаридов. Аналогичные результаты дали и опыты со стимулированием хронического воспаления у ГМ-линии мышей, неспособных к синтезу «противовоспалительных» жирных кислот. «Рост фагоцитоза… соответствует росту апоптоза», — подчеркивают авторы.

Образцы «больного» гиппокампа были получены у модельных мышей, а также у трех пациентов с медиальной височной эпилепсией — нарушением, которое сопровождается и судорожными приступами, и воспалением, и массовой гибелью нейронов. Ученые показали, что в этом случае повышение активности микроглии сопровождается не падением, а увеличением числа мертвых нейронов, избежавших фагоцитоза и накапливающихся в ткани.

Дополнительные эксперименты с клетками микроглии показали, что мощный выброс АТФ, сопровождающий массовую гибель нейронов, нарушает работу рецепторов, позволяющих фагоцитам обнаруживать мертвые клетки и продвигаться к ним. Процесс развивается настолько сильно, что препятствует нормальному устранению неполадок. Накопление нефагоцитированных мертвых клеток ведет лишь к усилению воспалительных реакций и новой гибели нейронов.

Роман Фишман

Ученые впервые исследовали процесс устранения мертвых нейронов в «больном» мозге, где их гибель становится массовой. Ответственные за это клетки микроглии оказались неспособны справиться с потоком апоптозных клеток — и те начинают накапливаться, усугубляя патологический процесс. К таким выводам пришли авторы статьи, опубликованной журналом PLOS Biology.

Восстановление поврежденной ткани требует участия фагоцитов, которые уничтожают разрушенные клетки и останавливают распространение их полураспавшегося, зачастую токсичного содержимого. Мертвые нейроны удаляют специализированные фагоциты центральной нервной системы, клетки микроглии. Большая команда ученых из Европы, Канады и США впервые исследовала функциональность микроглии в «больном» мозге. Работа Аманды Сьерры (Amanda Sierra) и ее коллег показала, что подвижность фагоцитов при этом нарушается, затрудняя нормальную «очистку» и регенерацию поврежденных тканей.

Первая часть экспериментов проводилась на культуре ткани гиппокампа, в которой авторы стимулировали эксайтотоксичность — патологическую гибель нейронов в результате гиперактивации глутаматных NMDA-рецепторов. Считается, что такие процессы происходят в мозге во время ряда нейродегенеративных заболеваний, травм и судорожных припадков. Авторы показали, что гибель (апоптоз) нейронов стимулирует активность микроглии, клетки которой увеличивают число фагоцитирующих отростков, пробираясь к мертвым клеткам, связывая и поглощая их.

Этот генерализованный ответ проявлялся и в экспериментах in vivo, в гиппокампе лабораторых мышей, у которых острые воспалительные реакции были вызваны инъекцией бактериальных липополисахаридов. Аналогичные результаты дали и опыты со стимулированием хронического воспаления у ГМ-линии мышей, неспособных к синтезу «противовоспалительных» жирных кислот. «Рост фагоцитоза… соответствует росту апоптоза», — подчеркивают авторы.

Образцы «больного» гиппокампа были получены у модельных мышей, а также у трех пациентов с медиальной височной эпилепсией — нарушением, которое сопровождается и судорожными приступами, и воспалением, и массовой гибелью нейронов. Ученые показали, что в этом случае повышение активности микроглии сопровождается не падением, а увеличением числа мертвых нейронов, избежавших фагоцитоза и накапливающихся в ткани.

Дополнительные эксперименты с клетками микроглии показали, что мощный выброс АТФ, сопровождающий массовую гибель нейронов, нарушает работу рецепторов, позволяющих фагоцитам обнаруживать мертвые клетки и продвигаться к ним. Процесс развивается настолько сильно, что препятствует нормальному устранению неполадок. Накопление нефагоцитированных мертвых клеток ведет лишь к усилению воспалительных реакций и новой гибели нейронов.

Роман Фишман