Исследования, изучающие нервные процессы, участвующие в регенерации клеток, имеют решающее значение, поскольку они могут проложить путь к разработке более эффективных методов лечения многих патологий, связанных с мутациями или повреждением клеток. Микроглия, резидентные иммунные клетки мозга, активизируется в ответ на патологии, что иногда приводит к хроническому воспалению и рубцеванию тканей.

Таким образом, механизмы регенерации клеток регулируют реактивность различных глиальных клеток, в том числе микроглии, предотвращая дальнейшее повреждение и способствуя восстановлению. Хотя многие прошлые исследования изучали процессы, связанные с воспалением, многие вопросы о том, как мозг может успешно восстанавливаться после травм или патологий, остаются без ответа.

Исследователи из LMU Munich, Helmholtz Zentrum Munich, Johannes Gutenberg-Universität (JGU) и других институтов в Германии недавно провели исследование рыбок данио, направленное на лучшее понимание процессов, лежащих в основе регенерации мозга как у животных, так и у людей. Их результаты, опубликованные в журнале Nature Neuroscience , выявили состояние микроглии, характеризующееся накоплением липидных капель и TDP-43 + , РНК-связывающего белка, который задерживает или предотвращает регенерацию головного мозга после травмы.

«Наша логика состоит в том, чтобы понять процесс регенерации в модельных системах, поддерживающих эндогенную репарацию, а затем применить эту логику в системе млекопитающих, включая человека, для достижения лучшей регенерации», — сказала Йовица Нинкович, один из исследователей, проводивших исследование. Медицинский Экспресс. «Поэтому мы решили изучить, как рыбки данио своевременно инактивируют микроглию, чтобы предотвратить длительное воспаление после травмы головного мозга ».

Главной целью недавней работы Нинковича и его коллег было выявление нервных путей, участвующих в регуляции активности микроглии, на которые потенциально могли бы воздействовать фармакологические препараты. Исследователи использовали свое понимание биологии рыбок данио, чтобы определить возможные терапевтические мишени, которые также могут быть применимы к мозгу млекопитающих. В своих экспериментах они, по сути, наносили рыбкам данио небольшие травмы и наблюдали, как мозг регенерирует поврежденные участки.

«Вскоре становится понятно, что такой простой экспериментальный результат зависит от ряда регуляторных процессов, которые даже различаются от клетки к клетке», — объяснил Нинкович. «Мы использовали сложные методы, чтобы проанализировать изменения на уровне отдельных клеток и проследить реакцию отдельных клеток на повреждение. Только с помощью этого подхода нам удалось выявить «опасную» популяцию микроглии, которую необходимо устранить для достижения правильной регенерации. »

Исследователи наблюдали состояние микроглии после травматических повреждений, характеризующееся накоплением липидных капель и ДНК-связывающего белка 43 TAR (TDP-43). Чтобы подтвердить гипотезу о том, что это состояние препятствует регенерации, они экспериментально манипулировали мозгом рыбок данио, чтобы добиться разной продолжительности реактивности микроглии и накопления TDP-43.

В конечном итоге это позволило им определить пути, регулирующие реактивность микроглии и, таким образом, способствующие регенерации мозга. В частности, они обнаружили, что гранулин, белок, который, как известно, регулирует рост и выживание клеток, опосредует клиренс как липидных капель, так и конденсатов TDP-43 + . В результате этого процесса микроглия вернулась к своему исходному состоянию, а поврежденная ткань данио регенерировала без образования рубцов.

Исследователи уже пытались оценить, в какой степени их результаты могут быть распространены на людей, используя посмертные человеческие ткани. В будущем их работа может проложить путь к разработке новых фармакологических препаратов, способствующих регенерации тканей , которые могут оказаться ценными для лечения различных патологий.

«Я думаю, что идентификация лекарственно-направленного пути, который должен быть активирован для предотвращения длительного нейровоспаления, очень интересна, потому что нейровоспаление возникает не только после травмы, но и при других патологиях и процессах, включая нейродегенерацию, инсульт и головной мозг. рака», — добавил Нинкович. «Будет чрезвычайно интересно посмотреть, в какой степени обнаруженные нами механизмы применимы к этим состояниям. Следующим логическим шагом в нашей работе станет скрининг малых молекул, разрешающих агрегаты TDP-43 в микроглии».