Нарушение работы системы поддержки: глиальные клетки способствуют развитию симптомов БГ

Новое исследование показало, что один из типов клеток мозга, называемый глией, участвует в развитии симптомов БГ. У обычных мышей, которым вводили глиальные клетки с мутантным геном хантингтина, в ходе исследования развились симптомы, связанные с БГ. Интересно, что это влияние, по-видимому, работает в обоих направлениях — небольшое уменьшение симптомов заболевания наблюдалось, когда мышей с БГ лечили нормальными глиальными клетками.

Дело не только в нейронах

Нейроны — это клетки в нашем мозге, которые посылают электрические сигналы по всему телу и позволяют нам делать все замечательные вещи, которые мы можем делать, включая чтение, как вы сейчас. Но нейроны не совершают этот подвиг в одиночку. Другие клетки поддерживают их и позволяют им правильно функционировать. Семейство глиальных клеток — одна из групп клеток, необходимых для правильной работы нейронов.

Глиальные клетки обеспечивают структурную поддержку нейронов, доставляют им питательные вещества и могут бороться с инфекциями. Поскольку нейроны зависят от этих глиальных клеток, логично, что глиальные клетки могут играть роль в таких заболеваниях мозга, как БГ, которые возникают в результате ранней гибели нейронов. Недавняя работа, выполненная исследователями под руководством доктора Стивена Голдмана, предполагает, что глиальные клетки могут играть роль в развитии БГ и могут предложить новые идеи о методах лечения.

Химерная глия

Глиальные клетки человека более сложны, чем глиальные клетки мыши. Команда доктора Голдмана использует это в лаборатории, вводя глиальные клетки человека новорожденной мыши, иммунная система которой подавлена. Более сложные клетки человека вытесняют клетки мыши, становясь доминирующим типом глии у взрослого животного.

Этот эксперимент приводит к созданию того, что ученые называют химерой, то есть животного с клетками двух видов (в данном случае мыши и человека).

Используя живучесть человеческой глии, исследователи пересадили глиальные клетки человека, сконструированные для экспрессии мутантного гена БГ, новорожденным мышам. Глиальные клетки человека заменили почти все глиальные клетки мыши. Этот лабораторный трюк позволяет исследователям изучать влияние каждого типа клеток в изоляции, хотя, насколько нам известно, он не будет работать в полностью развитом мозге человека.

У мышей, которым вводили мутантные глиальные клетки, наблюдались некоторые симптомы БГ, включая нарушение координации, что было определено с помощью теста на ротароде. Ротарод — это, по сути, мышиная версия соревнований по перекатыванию бревен. Мыши, которым вводили глиальные клетки БГ, падали с ротарода раньше, чем необработанные мыши, что говорит о том, что их координация была хуже.

Команда Голдмана была заинтересована в том, чтобы понять, как именно глиальные клетки БГ нарушают функцию близлежащих нейронов. Они обнаружили, что глия БГ повышает возбудимость нейронов, делая их более склонными к передаче сообщений друг другу. Как когда цепи компьютера перегружаются и компьютер выходит из строя, перевозбужденный нейрон может вызвать своего рода «сбой мозга».

Суть в том, что мутировавшие глиальные клетки вызвали некоторые проблемы, подобные БГ, с нейронами, у которых нет мутантного гена БГ, при пересадке новорожденным мышам. Это демонстрирует, насколько важна глия для здорового функционирования нейронов.

А что в другом направлении?

Если нездоровые глиальные клетки могут вызывать симптомы заболевания у здоровых мышей, то исследователи задались вопросом: могут ли здоровые глиальные клетки спасти мышей, нейроны которых экспрессируют мутантный ген БГ? Исследователи изучили этот вопрос, используя мышиную модель БГ.

Эта мышиная модель, используемая исследователями, имеет тяжелую и быстро прогрессирующую форму заболевания. В отличие от пациентов с БГ, большинство из которых живут десятилетиями без симптомов, эти мыши умирают в течение нескольких месяцев. По этой причине важно осторожно относиться к тому, как эти результаты будут перенесены на людей — единственное животное, которое действительно болеет БГ!

Помня об этой осторожности, эти мыши действительно проявляют некоторые симптомы, подобные БГ, и поэтому исследователи решили определить, может ли пересадка здоровой глии новорожденным мышам с БГ облегчить эти симптомы.

Умеренная польза для больных мышей

Нормальные глиальные клетки человека были введены новорожденным мышам с БГ, иммунная система которых была скомпрометирована. Подавление иммунной системы животного важно для того, чтобы его организм не отторгал вводимые инородные клетки.

Как и предсказывалось, властные глиальные клетки человека вторглись в мозг мыши и стали доминирующим типом глиальных клеток. Моторные навыки мышей с БГ, которым были введены здоровые глиальные клетки человека, были проверены с помощью задания на перекатывание бревен.

В возрасте четырех месяцев мыши, которым была сделана инъекция глиальных клеток человека, могли оставаться на бревне около 40 секунд, в то время как их неинъецированные собратья могли держаться всего несколько секунд. Улучшение, но ни одна из групп мышей не оставалась на бревне так долго, как мыши без БГ (около 230 секунд).

В дополнение к незначительному улучшению моторики, пересадка здоровых глиальных клеток немного увеличила продолжительность жизни мыши. Как упоминалось, эта мышиная модель БГ имеет быстро прогрессирующую форму заболевания — умирает примерно в возрасте пяти месяцев, в то время как нормальные мыши живут около двух лет. В среднем мыши с БГ, которым вводили глиальные клетки человека, жили на 12 дней дольше, чем необработанные мыши.

Это улучшение выживаемости — очень интересная наука, но, вероятно, не соответствует заголовкам новостных статей, которые предполагали, что «Трансплантация здоровых глиальных клеток предотвращает симптомы Хантингтона у мышей». Чтобы действительно «предотвратить симптомы», можно было бы ожидать, что мыши с БГ будут выглядеть как здоровые мыши, а эти, конечно, нет.

Эти восторженные сообщения в СМИ могут быть испытанием для семей с БГ. Если вы столкнетесь с ними, помните десять золотых правил HDBuzz для чтения научных новостей.

Другие преимущества трансплантации глиальных клеток

Хотя облегчение симптомов, вызванное инъекцией нормальных человеческих ГПК, не было драматичным, ясно, что глиальные клетки стоит исследовать и понимать в контексте БГ. В связи с этим ученые изучили некоторые эффекты инъекций глии на нейроны.

Здоровые глиальные клетки вызвали снижение возбудимости нейронов у мышей с БГ. Это означает, что нейроны будут реже давать сбои у тех мышей, которые получали лечение, что приведет к улучшению функционирования нервной системы. Помогая нейронам расслабиться и лучше выполнять свою работу, глия может поддерживать здоровье и функциональность нейронов в течение более длительного времени.

Крутая наука подтверждает важность глии

Работа, описанная выше группой Голдмана, предполагает, что поддерживающие глиальные клетки, обнаруженные в мозге, вполне могут способствовать развитию БГ, и что замена глиальных клеток может быть интересным новым направлением научных исследований.

Однако нормализация симптомов БГ после лечения мышей здоровыми глиальными клетками человека была довольно умеренной и требует изучения на других медленно прогрессирующих моделях животных, прежде чем мы подумаем о том, чтобы попробовать это на людях. Наконец, это исследование здоровых клеток человека, вторгающихся в мозг новорожденной мыши с тяжелой мутацией БГ. Неясно, как этот тип лечения будет перенесен на пациентов-людей — вероятно, потребуется больше работы на более крупных моделях животных, прежде чем мы рассмотрим применение на людях.

В целом, эти результаты показывают, что роль, которую играют глиальные клетки в БГ, более интересна, чем считали ученые ранее, и ее стоит изучить дальше, чтобы понять, как они способствуют развитию заболевания.

Подробнее

• Оригинальная статья группы Голдмана (открытый доступ)