Определена роль астроцитов в контроле циркадных ритмов организма

Астроциты, выполняющие в основном роль опорной структуры в нервной ткани, окружающие и поддерживающие нейроны, играют гораздо более важную роль в циркадных ритмах, 24-часовых внутренних часах организма, чем считалось ранее.

Материалы и методы обследования

В этом исследовании, возглавляемом Лабораторией молекулярной биологии (LMB) в Кембридже, использовалась микроскопическая визуализация для наблюдения за точными временными характеристиками внутренних молекулярных часов астроцитов и нейронов супрахиазматического ядра.

Результаты научной работы

В исследовании, опубликованном в журнале Science, выявлено, что астроциты, которые ранее считались просто поддерживающими нейронами в регуляции циркадных ритмов, на самом деле могут вести темп внутренних часов организма. Было впервые показано, что эти клетки способны контролировать закономерности повседневного поведения млекопитающих. Результаты нового исследования могут проложить путь для использования новых методов лечения при нарушении циркадных ритмов, которые могут вызвать нарушения ритма и  сна, а также способствовать развитию различных нарушений здоровья, от психических расстройств до деменции, диабета и рака.

Циркадные ритмы хорошо известны своей ролью в поддержании здоровья человека, и хотя было обнаружено, что многие различные типы клеток по всему организму имеют свои собственные внутренние часы, время этих часов главным образом контролируется супрахиазматическим ядром (СХЯ), небольшой областью мозга в гипоталамусе, которая выступает в качестве основных часов, отвечающих за регулирование повседневного поведения.

Удивительно, но это исследование показывает, что оба типа клеток имеют свои собственные циркадные часы, они по-разному регулируются и были замечены как активные в разное время дня. Было обнаружено, что это деликатное взаимодействие имеет решающее значение в сохранении часового механизма всего СХЯ.

После этого первоначального открытия ученые обнаружили, что у генетически модифицированных мышей внутренние часы организма нарушали функцию и поведение СХЯ, но неожиданно заметили, что восстановление генетически функциональных часов только в астроцитах позволяет мышам регулировать свою ежедневную активность. Это означало, что даже когда астроциты были единственными клетками у животного с работающими внутренними часами, все еще наблюдались закономерности ежедневного поведения мышей. Когда исследователи сравнили эту модель поведения с мышами, чьи нейрональные часы работали, они обнаружили, что период регулируемой активности в СХЯ был примерно на один час короче, что также отражалось на поведении мышей, показывая, что астроциты способны контролировать поведение животных.

Результаты исследования также показали, что глутамат, нейротрансмиттер в головном мозге и центральной нервной системе, действовал как химический сигнал, используемый для передачи сигналов времени от работающих астроцитов СХЯ.

«Открытие того, что астроциты могут быть столь же эффективными, как и нейроны при генерировании и передаче циркадного сигнала синхронизации у животных, действительно удивило нас», — сказал Марко Бранкаччо (Marco Brancaccio) из Британского института деменции в Имперском колледже Лондона (UK Dementia Research Institute Fellow at Imperial College London).

«Из предыдущего исследования мы знали, что эти клетки играют роль в циркадных часах, но мы понятия не имели, что они могут возобновить циркадную функцию нейронов. Это добавляет совершенно новое и непредвиденное изменение в нейробиологию циркадных часов организма и предполагает некоторые возможности для будущих исследований и потенциала для разработки методов лечения».

«Впервые было продемонстрировано, что астроциты, клетки, которые мы ранее упускали из виду как простые поддерживающие клетки, оказывается, могут реально контролировать поведение животных. Это значительный прогресс в области нейробиологии», — добавил Майкл Хастингс (Michael Hastings).

Джоанна Латимер (Joanna Latimer), соавтор исследования, сказала: «В последние годы становится все более очевидным, что нарушение внутренних часов организма из-за сменной работы, деменции и других неврологических заболеваний может иметь опасное влияние на наше здоровье и благополучие. Это исследование является важным шагом к лучшему пониманию того, как мозг контролирует эти циркадные ритмы на молекулярном и клеточном уровне, которыми можно эффективно управлять для регулирования этих состояний».

Авторы другого исследования утверждают, что нарушения циркадного ритма — фактор риска ожирения и рака молочной железы.

Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен


 
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Руслан Хусаинов/ автор статьи
Должность - Главный редактор, автор статьей E-mail для связи - [email protected] Врач - ультразвуковой диагностики, детский травматолог-ортопед  г. Санкт-Петербург.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: