Некоторые участки мозга взрослого человека содержат покоящиеся или бездействующие нервные стволовые клетки, которые потенциально могут быть повторно активированы для образования новых нейронов. Однако переход от покоя к пролиферации до сих пор плохо изучен. Группа под руководством ученых из университетов Женевы (UNIGE) и Лозанны (UNIL) обнаружила важность клеточного метаболизма в этом процессе и определила, как разбудить эти нервные стволовые клетки и реактивировать их.
Биологам удалось увеличить количество новых нейронов в мозгу взрослых и даже пожилых мышей. Эти результаты, перспективные для лечения нейродегенеративных заболеваний, должны быть опубликованы в журнале Science Advances.
Стволовые клетки обладают уникальной способностью непрерывно производить копии самих себя и давать начало дифференцированным клеткам с более специализированными функциями. Нервные стволовые клетки (НСК) отвечают за построение мозга во время эмбрионального развития , производя все клетки центральной нервной системы, включая нейроны.
Способность к нейрогенезу снижается с возрастом
Удивительно, но НСК сохраняются в определенных областях мозга даже после того, как мозг полностью сформировался, и могут образовывать новые нейроны на протяжении всей жизни. Это биологическое явление, называемое взрослым нейрогенезом, важно для определенных функций, таких как процессы обучения и памяти. Однако во взрослом мозге эти стволовые клетки становятся более молчаливыми или «спящими» и снижают свою способность к обновлению и дифференцировке.
В результате нейрогенез значительно снижается с возрастом. В лабораториях Жан-Клода Мартину, почетного профессора кафедры молекулярной и клеточной биологии факультета естественных наук UNIGE, и Марлена Кноблоха, доцента кафедры биомедицинских наук факультета биологии и медицины UNIL, была обнаружена метаболическая Механизм, с помощью которого взрослые НСК могут выйти из своего спящего состояния и стать активными.
«Мы обнаружили, что митохондрии, производящие энергию органеллы внутри клеток, участвуют в регулировании уровня активации взрослых НСК», — объясняет Франческо Петрелли, научный сотрудник UNIL и соавтор исследования Валентины Сканделла. Особую роль в этой регуляции играет митохондриальный переносчик пирувата (MPC), белковый комплекс , открытый одиннадцать лет назад в группе профессора Мартину. Его активность влияет на варианты метаболизма, которые может использовать клетка. Зная метаболические пути , которые отличают активные клетки от спящих, ученые могут разбудить спящие клетки, изменив их митохондриальный метаболизм.
Новые перспективы
Биологи заблокировали активность MPC, используя химические ингибиторы или создав мутантных мышей по гену Mpc1. Используя эти фармакологические и генетические подходы, ученые смогли активировать спящие НСК и таким образом генерировать новые нейроны в мозгу взрослых и даже старых мышей. «С помощью этой работы мы показываем, что перенаправление метаболических путей может напрямую влиять на состояние активности взрослых НСК и, следовательно, на количество генерируемых новых нейронов », — резюмирует профессор Кноблох, соавтор исследования.
«Эти результаты проливают новый свет на роль клеточного метаболизма в регуляции нейрогенеза. В долгосрочной перспективе эти результаты могут привести к потенциальным методам лечения таких состояний, как депрессия или нейродегенеративные заболевания», — заключает Жан-Клод Мартину, соавтор. исследования.
