Астроциты представляют собой звездчатые клетки головного мозга, играющие важную роль в поддержании гематоэнцефалического барьера, снабжении нервных клеток питательными веществами и удалении продуктов метаболизма. Более чем на 50 процентов они составляют большую часть глиальных клеток, поддерживающих клеток мозга, которые до недавнего времени рассматривались как нечто большее, чем своего рода «клей», скрепляющий нервные клетки. Но эта точка зрения резко изменилась в последние годы, особенно в отношении астроцитов.

В настоящее время считается, что астроциты играют важную роль в передаче сигналов в головном мозге через свои излучающие ответвления (известные как усики астроцитов ), с помощью которых они опосредуют контакт между нервными клетками и кровеносными сосудами. Среди других важных строительных блоков белок Ezrin в изобилии содержится в усиках астроцитов. Это говорит о том, что Эзрин также важен для функции астроцитов во время развития нейронов головного мозга. Хотя эзрин широко изучался in vitro в клеточной культуре, до настоящего времени было проведено мало исследований in vivo роли этого белка в астроцитах.

В недавнем исследовании исследовательская группа «Регенерация нервов» под руководством профессора Хелен Моррисон из Института старения им. Лейбница — Института Фрица Липмана (FLI) в Йене, Германия, обнаружила роль эзрина в развитии мозга и то, как его отсутствие может подготовить мозг к минимизации повреждений после стресса, например, инсульта. Исследование недавно появилось в Glia.

Какую роль играет Эзрин в развитии мозга?

«Как мы знаем из наших собственных исследований, в развивающемся мозге эзрин обнаруживается в основном в развивающихся нейронах, а также во взрослом мозге в периферических отростках астроцитов», — сообщает профессор Моррисон. «Но до сих пор не было проведено всесторонних исследований in vivo его функционального значения для нервной системы».

Поэтому в рамках докторского исследовательского проекта были проведены исследования in vivo на мышах, у которых в нервной системе отсутствовал белок Эзрин. Исследования были сосредоточены в основном на коре головного мозга. Особое внимание было уделено астроцитам и их отросткам, чтобы более подробно изучить роль Эзрина в развитии мозга и в его функционировании у взрослых.

Дефицит эзрина не влияет на развитие мозга

«Сначала мы были очень удивлены тем, что мыши развивались совершенно нормально, несмотря на отсутствие эзрина. По сравнению с мышами дикого типа у них также не было явных нарушений обучения или памяти», — сообщает доктор Стефан Шаке, написавший докторскую диссертацию на тему Эта тема.

«По всей видимости, по мере развития мозга структурно и функционально родственные белки, очень похожие на эзрин, берут на себя его недостающую функцию и, таким образом, противодействуют его утрате». Только при исследовании новых условий модифицированные мыши продемонстрировали другое, замедленное поведение, что свидетельствует об изменениях в обработке нейронных сигналов.

Дефицит эзрина влияет на метаболизм глутамата и изменяет форму астроцитов.

Гистологические методы и анализ протеома позволили продемонстрировать, что отсутствие эзрина изменяет важные клеточные биологические процессы, такие как метаболизм глутамата. Глутамат является одним из наиболее важных возбуждающих нейротрансмиттеров в центральной нервной системе и жизненно важен для передачи сигналов между нервными клетками .

Сила передачи сигнала контролируется, среди прочего, количеством высвобождаемого глутамата и продолжительностью времени до реабсорбции нейротрансмиттера (и, таким образом, передача прекращается). В передаче сигнала важную роль играет белок GLAST, непосредственно участвующий в обратном захвате глутамата. В отсутствие эзрина увеличивается количество GLAST, что предположительно ускоряет обратный захват глутамата. В результате передача сигнала ослабляется и укорачивается. Это может быть возможным объяснением более медленного исследовательского поведения модифицированных мышей.

Отсутствие эзрина также приводит к усилению регуляции GFAP, белка глиальных филаментов, также обнаруженного в астроцитах и ​​отвечающего за их механические свойства, подвижность и форму клеток. Повышенные уровни GFAP являются индикатором того, что астроциты претерпели морфологические изменения в своем внешнем виде и приняли «реактивный статус», который также наблюдается при повреждении или заболевании головного мозга.

Может ли потеря Эзрина помочь предотвратить инсульт?

В последующих исследованиях было показано, что по сравнению с мышами дикого типа изменения в астроцитах , вызванные отсутствием эзрина, лучше защищают этих мышей от стресса, такого как ишемический инсульт, при котором мозг больше не снабжается достаточным количеством крови и кислорода . из-за закупорки артерии.

«Эти мыши могут переносить инсульт намного лучше, чем их родственники дикого типа, потому что благодаря активизации GLAST они уже научились смягчать вред и токсичность нейротрансмиттеров, особенно глутамата, который может привести к перегрузке стимулами и гибели нейронов, если доза слишком высока», — объясняет профессор Моррисон.

«Таким образом, наше исследование не только обеспечивает первое важное понимание важности белка Ezrin для функции астроцитов в нашем организме, но также указывает на возможный способ достижения улучшенных терапевтических результатов после инсульта, если нейрональная эксайтотоксичность — повреждение и гибель нейронов. вызванных чрезмерным накоплением глутамата, можно эффективно предотвратить». Дальнейшие исследования изучат эту возможность.