00:00 
В экспериментах на мышах ученые из Университета Джонса Хопкинса сообщают о новых доказательствах того, что предшественники клеток, продуцирующих миелин — одного из немногих типов клеток головного мозга, которые продолжают вырабатываться во взрослом мозге, — подвергаются дифференцировке широко и с постоянной скоростью, а не «по мере необходимости» в ответ на травму или старение. Полученные результаты, по словам ученых, позволяют предположить, что лечение заболеваний, повреждающих миелин, таких как рассеянный склероз, может принести пользу от максимизации этого внутреннего потенциала.
Новое исследование, финансируемое Национальными институтами здравоохранения и описанное 22 января в журнале Science, сосредоточено на клетках мозга, называемых олигодендроцитами. Эти клетки образуют богатую жирами изолирующую оболочку, называемую миелином, которая окутывает аксоны нервных клеток, ускоряя передачу электрических сигналов в центральной нервной системе.
Демиелинизирующие расстройства, обычно вызываемые аутоиммунными атаками, инфекциями или генетическими факторами, вызывают у людей проблемы со зрением, слабость, онемение, боль и отсутствие координации и равновесия.
В отличие от нейронов, олигодендроциты производятся в человеческом мозге в течение многих десятилетий, что стало возможным благодаря популяция клеток-предшественников олигодендроцитов (OPC), которые могут трансформироваться в новые олигодендроциты.
Одна из причин, по которой OPC сохраняются в мозге взрослого человека, заключается в том, что нам необходимо вырабатывать миелин в течение такого длительного времени».
Дуайт Берглс, доктор философии, профессор нейробиологии Дианы Сильвестр и Чарльза Хомси, Медицинский факультет Университета Джонса Хопкинса
Берглс добавляет, что, поскольку OPC способны к самообновлению, они являются одним из самых долговечных типов клеток-предшественников в нервной системе.
У людей с рассеянным склерозом, воспалением головного мозга, вызванным травмой, или другими демиелинизирующими заболеваниями, миелин удаляется. «Потеря миелина нарушает способность нервных клеток передавать информацию и изменяет функцию нервных цепей», — говорит Берглс. OPCs позволяют регенерацию олигодендроцитов и - по крайней мере частичное - восстановление миелина, отмечает Берглс.
В рамках текущего исследования команда Джона Хопкинса внимательно изучила, как OPCs дифференцируются в новые олигодендроциты. Этот процесс, по словам исследователей, поразительно неэффективен, поскольку большинство OPC, которые пытаются дифференцироваться, не могут успешно создать новые олигодендроциты.
Чтобы понять, как это происходит. Образование олигодендроцитов контролируется, команда изучила существующие базы данных генов млекопитающих, чтобы выяснить, существует ли общий молекулярный маркер, который позволил бы определить, когда OPC начинают превращаться в олигодендроциты у разных видов млекопитающих, включая мышей, мартышек и людей. Они обнаружили, что когда OPC пытаются дифференцироваться, они меняют экспрессию своих генов, изменяя внеклеточный матрикс, своего рода белковую сеть, окружающую их. структуры», или DACS, названные из-за их сходства со сферической головкой семени одуванчика, особенно в отношении дифференциации OPC. Эти знания предоставили новые средства для отслеживания дифференцировки OPC в мозге.
Команда под руководством Берглса и научного сотрудника Евгении Мироновой, доктора философии, смогла отслеживать DACS в мозге мышей и использовала инструменты генетического мечения и визуализации для подтверждения доказательств того, что каждая дифференцирующаяся структура OPC создает DACS, который сохраняется до тех пор, пока клетки-предшественники не созреют в олигодендроциты.
С помощью этого нового инструмента отслеживания ученые говорят, что у них случился момент эврики, когда они обнаружили, что OPCs пытались дифференцироваться во всех частях мозга мыши, даже в тех областях, где нет олигодендроцитов и нет миелинизации нейронов.
«Это показало нам, что дифференцировка OPC постоянно происходит по всему мозгу. Похоже, у них есть внутреннее стремление постоянно пытаться создавать новые олигодендроциты», — говорит Берглс. «Хотя это может показаться очень неэффективным, мы думаем, что этот процесс развился, чтобы обеспечить равный потенциал для создания новых олигодендроцитов и миелина в любом месте мозга. Затем нейронам предоставляется возможность решить, какая из этих дифференцирующихся клеток выживет и создаст миелин».
В последней серии экспериментов ученые удалили олигодендроциты и миелин в мозге мышей, чтобы имитировать заболевания, повреждения и старение, связанные с миелином. Неожиданно они обнаружили, что OPC продолжают свой устойчивый процесс дифференцировки, как обычно, независимо от того, существует ли срочная потребность в новом миелине. Хотя увеличения количества миелина не наблюдалось. Дифференциация OPC, большее количество этих клеток выжило и образовало новые олигодендроциты, показывая, что изменения в интеграции, а не прямая мобилизация клеток-предшественников, ответственны за увеличение появления нового миелина после повреждения.
«Похоже, что эта постоянная дифференцировка OPC была разработана для развития мозга, а не для восстановления», — говорит Берглс, который предполагает, что поиск методов лечения, которые используют аспекты процесса производства олигодендроцитов, могут увеличить шансы на быстрое восстановление миелина.
