Срочные новости раздела
Двойная роль астроцитов

Двойная роль астроцитов

Ученые показали, что астроциты — вспомогательные клетки нервной системы — при различных типах стимуляции светом либо помогают проводить нервные импульсы, либо препятствуют этому. Так, если в мембрану астроцита были искусственно встроены белки — ионные каналы, которые при освещении закачивали в клетку кальций, — происходило торможение сигнала. Когда же астроциты имели белки другой природы — рецепторы, — скорость и сила нервного импульса повышались. Полученные данные могут использоваться в поведенческих экспериментах при изучении механизмов памяти и обучения. Об открытии рассказала пресс-служба Российского научного фонда.

Сеть астроцитов в гиппокампе мыши под флуоресцентным микроскопом © Ladina Hösli, UZH

Нервная система животных включает в себя несколько типов клеток, основные из них — нейроны, участвующие в передаче нервного импульса. Они имеют большое количество отростков, контакты между которыми, называемые синапсами, объединяют клетки в единую сеть. Синапсы состоят из пресинаптической и постсинаптической мембран — на «передающем» и «воспринимающем» нейронах соответственно, — а также пространства между ними. На пресинаптической мембране выделяются особые молекулы, которые, связываясь с рецепторами на постсинаптической мембране, запускают формирование и передачу электрического импульса.

Кроме нейронов, нервную ткань составляют глиальные «клетки-помощники». К ним, например, относятся астроциты, которые регулируют состав межклеточной жидкости и питание нейронов. Кроме того, астроциты могут влиять на передачу нервного импульса. Они формируют отростки, контактирующие с синапсами, и выделяют в околосинаптическое пространство специальные вещества — глиотрансмиттеры, которые определяют силу нервного импульса. При этом количество глиотрансмиттеров сильно зависит от того, сколько ионов кальция содержится в астроцитах. Кальций же в этих клетках может накапливаться двумя способами: либо с помощью ионных каналов, закачивающих его из внеклеточной среды, либо вследствие выброса кальция, уже запасенного в так называемых внутриклеточных депо.

Ученые из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и Техасского университета исследовали, как источник кальция при возбуждении астроцитов влияет на передачу нервного импульса, а также на активность генов в нейронах. Для этого авторы использовали срезы мозга мышей и крыс, в астроциты которых методом генной инженерии были встроены белки, реагирующие на возбуждение светом определенных длин волн. Благодаря такой модификации клетки при освещении накапливали ионы кальция, поступающие либо из внеклеточного пространства, либо из внутриклеточного депо. В первом случае светочувствительные белки выполняли роль ионных каналов, а во втором — рецепторов, запускающих цепочку реакций для выхода кальция из депо.

Исследователи установили, что стимуляция светочувствительных белков, работающих по принципу ионных каналов, подавляла передачу нервного импульса до 54 % у мышей и до 15 % у крыс. Этот эффект объясняется тем, что в ответ на освещение и увеличение уровня кальция клетки выделяли два «тормозящих» глиотрансмиттера — аденозинтрифосфат (АТФ) и гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК). Подавление усиливалось, если на клетки дополнительно воздействовали электрическим током, поскольку он приводил к дополнительной выработке АТФ и ГАМК.

Эксперименты с астроцитами, содержащими светочувствительные белки-рецепторы, показали, что освещение активировало клетки такого типа и увеличило силу нервного импульса между нейронами почти на 62 %, что было связано с выбросом исключительно ГАМК. АТФ в этом случае не выделялся. Кроме того, в модифицированных клетках увеличилась активность генов, участвующих в формировании долговременной памяти. Такая реакция может говорить о том, что усиленная передача импульсов способна сохраняться довольно долго.

«Использование разных светочувствительных белков позволило с помощью света регулировать внутриклеточные кальций-зависимые процессы в астроцитах и подобрать параметры, улучшающие или ухудшающие передачу импульсов между нейронами. Полученные данные позволят довольно тонко управлять активностью целых нейронных сетей при изучении мозга в норме и при патологии. Мы продолжим исследовать взаимодействия между различными клетками нервной системы, чтобы лучше понять принципы организации памяти и обучения», — рассказывает Анастасия Бородинова, кандидат биологических наук, научный сотрудник Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Hippocampus и в более ранней статье.

Источник: polit.ru

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Ученые Санкт-Петербургского государственного университета и Зоологического института РАН впервые в России обнаружили четыре новых вида тихоходок — микроскопических беспозвоночных, отличающихся своими
подробнее...

При иммунном ответе на раковые клетки Т-киллеры активируются по принципиально иному механизму, чем при ответе на инфекционные агенты. К такому выводу пришли американские биологи, проанализировав
подробнее...

Американские исследователи обнаружили, что уровень натрия в крови у верхней границы нормы — показатель недостаточного потребления жидкости — связан с ранним физическим старением, развитием хронических
подробнее...

Первая в мире вакцина для медоносных пчел была одобрена для использования Министерством сельского хозяйства США. Препарат будут получать с кормом пчелиные матки и передавать устойчивость к болезни
подробнее...

Американские ученые научили Lactobacillus reuteri синтезировать блокатор калиевых каналов лимфоцитов, который способен снижать пролиферацию эффекторных T-клеток памяти и, как следствие, воспаление.
подробнее...

Сотрудники биологического факультета и НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ с коллегами детально изучили факторы, приводящие к хромосомным транслокациям – переносам участков
подробнее...

Российские химики создали молекулярные конструкции на основе органического вещества глутаримида, которые позволяют отправить на разрушение белки, необходимые для деления и роста опухолевых клеток.
подробнее...

Физики из Национальной лаборатории в Брукхейвене (Brookhaven National Laboratory, BNL) открыли совершенно новый тип квантовой запутанности, достаточно известного явления, связывающего квантовые
подробнее...

Физики из коллаборации MicroBooNE сообщили о результатах повторного анализа своих измерений в рамках полной модели нейтринных осцилляций, включающей превращения в стерильные нейтрино. Итог их работы
подробнее...

Ученые Санкт-Петербургского государственного университета и Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова совместно с профессором Калифорнийского университета в Беркли Леоном Чуа
подробнее...

Американские физики изготовили классический аналог кубита с нелинейностью. Он представляет собой две стальные сферы, в которых возбуждаются волны упругости. Оказалось, что механические колебания в
подробнее...

Палеонтологи описали новый род и вид длиннохвостого пахиплеврозавра по полному скелету, найденному в Китае. Хвост этого животного превышал длину его тела. Окаменелый скелет был обнаружен в 2021 году в
подробнее...

Коллектив ученых Санкт-Петербургского государственного университета и Омского научного центра Сибирского отделения РАН создал композитный материал из многослойных углеродных нанотрубок, оксида
подробнее...

Американские нейробиологи обнаружили четвертую оболочку головного мозга. Тонкая мембрана находится между средней и внутренней менингеальными оболочками, непроницаема для крупных молекул и активно
подробнее...

В 2020 году ученые из ВНИИ животноводства им. Л. К. Эрнста, Сколтеха, МГУ и их коллеги получили первого в России жизнеспособного клонированного теленка, самку назвали Цветочек (по названию клеточной
подробнее...

Российские ученые провели межвидовой анализ экспрессии генов головного мозга у рыбок данио, крыс и людей, чтобы идентифицировать новые общие молекулярные мишени для терапии аффективных расстройств
подробнее...

Бразильские генетики изучили эволюцию генов, которая сделала китообразных гигантами. Они обнаружили гены, которые отбирались из поколения в поколение, и помогли не только достичь огромных размеров, но
подробнее...

Учёные из Сколковского института науки и технологий, Института астрофизики им. Лейбница (Германия), Грацского университета Карла и Франца и Обсерватории Канцельхоэ (Австрия), Загребского университета
подробнее...