Учените откриха древна система за почистване на мозъка

Учените откриха древна система за почистване на мозъка, която може да се разруши при болестта на Алцхаймер, съобщава уебсайтът "PsyPost".

Ново проучване, публикувано в Journal of Comparative Neurology, идентифицира досега неизвестна система за почистване на отпадъци в човешкия мозък, която изглежда играе ключова роля в поддържането на здрави неврони. Изследователите откриха, че специализирани глиални клетки използват миниатюрни канали, за да изтеглят отпадъците от невроните в структури, които приличат на микроскопични съдове. Когато тази система бъде структурно увредена, резултатът може да бъде катастрофално подуване и невронно разпадане – характерни признаци на болестта на Алцхаймер. Екипът направи откритието, като първо проучи подобна система в мозъка на паяците.

Болестта на Алцхаймер е най-разпространената форма на деменция, засягаща милиони хора по целия свят. Тя се характеризира с прогресивна загуба на памет, объркване и промени в мисленето или поведението. Учените отдавна свързват тези симптоми с два вида натрупване на протеини в мозъка: бета-амилоидни плаки и тау-усуквания. Но как се образуват и натрупват тези отпадъци – и дали те причиняват болестта или са резултат от нея – остава неясно. Една от хипотезите е, че може да са замесени проблеми с механизмите за отстраняване на отпадъците.

Новото проучване е ръководено от невролога Рут Фабиан-Файн от колежа Сейнт Майкъл, която изучава дегенерацията на мозъка при централноамериканския паяк-скитник. Някои от паяците в нейната лаборатория започнали да показват ранни признаци на невродегенерация, което я подтикнало да изследва по-отблизо структурата на мозъка им. Това, което открила, било неочаквано: мрежа от глиални клетки, образуващи „канали“, обвити с миелин, които се простирали в невроните, за да отстраняват клетъчните отпадъци. Тези канали изглеждали като вградена система за почистване на мозъка. Когато те преставали да функционират, невроните на паяците се издълбавали и умирали.

„Това откритие беше наистина случайно. Работим с безгръбначен модел, използвайки централноамериканския паяк Cupiennius salei. Когато се преместих в САЩ, много от животните показаха поведенчески признаци на невродегенерация в ранна възраст, когато не би трябвало да имат тези симптоми“, обяснява Фабиан-Файн, доцент по биология и невронауки.

„За да спасим колонията, проучихме защо нервната система на тези животни се дегенерира. Разбрах, че проблемът е в структурната аномалия на канална система, която бях открил по време на докторската си работа в Германия. Изследванията ми показаха, че засегнатата система е глиална канална система, която отстранява отпадъците от невроните на паяците. Тъй като тази система се провалила структурно при дегенериращите паяци, резултатът бил катастрофално изчерпване на съдържанието на невроните.“

„Освен това открих, че причината за неуспеха в САЩ, а не в моите лаборатории в Германия или Канада, е по-ниската температура в помещението, където се отглеждат паяците. Това е довело до забавяне на важни ензими, които поддържат критични структурни протеини в тази система, което от своя страна е довело до невродегенерация."

Осъзнавайки потенциалното значение на тази система, Фабиан-Файн си сътрудничи с невропатолога Джон С. ДеУит от Университета на Върмонт. Заедно те изследват мозъчна тъкан от плъхове и хора – както здрави индивиди, така и хора, починали от болестта на Алцхаймер. Използвайки съвременни техники за визуализация, включително електронна микроскопия и маркиране на РНК, те открили почти идентична система от глиални канали в човешката хипокампална тъкан.

В здравите човешки мозъци тези израстъци изглежда са премахвали ефективно клетъчните отпадъци, като са образували малки структури за събиране на отпадъци вътре в невроните. Но в тъканта на пациенти с Алцхаймер системата изглежда е била разрушена. Глиалните клетки са се подули и деформирали, а израстъците им са се разширили до големи, изпъкнали структури, пълни с клетъчни отпадъци. Това подуване често е било придружено от постепенна загуба на цитоплазма в невроните, което в крайна сметка ги е оставяло празни и мъртви. Изследователите предложили нов термин за този процес: „глиаптоза“, форма на невронна смърт, предизвикана от глиални клетки.

Проучването повдига въпроси относно традиционното разбиране за миелинизацията на мозъка. Миелинът обикновено се счита за вещество, което изолира аксоните, за да им помогне да предават електрически сигнали. Но откритията предполагат, че някои миелинизирани глиални клетки може би имат друга функция: отстраняване на отпадъци.

Едно от поразителните заключения от проучването е, че тази система за почистване на мозъка може да е еволюционно древна. Фактът, че паяците и хората споделят толкова сходен механизъм, предполага, че той е бил запазен в продължение на стотици милиони години. Това може да сочи към неговата важност за поддържането на здравата функция на мозъка при различните видове. Но може да сочи и към обща уязвимост: ако тази система се разпадне, резултатът може да бъде невродегенерация.

„Особено в светлината на всички разкрити измами в изследванията на Алцхаймер през последните десетилетия, бих искал широката общественост да знае, че – знаейки това, което знам – съм изключително оптимистичен, че сме на прав път и че в близко бъдеще ще можем да се справим клинично с невродегенерацията.", заявява Фабиан-Файн.

Изследователите предупреждават, че макар и откритията им да са убедителни, са необходими повече проучвания, за да се потвърдят точните механизми. Например, все още не е ясно дали наблюдаваното подуване на глиалните клетки е причина или следствие от натрупването на отпадъци. Все още не е известно дали стимулирането на функцията на тези глиални канали може да помогне за предотвратяване или забавяне на прогресирането на заболявания като Алцхаймер. Бъдещите проучвания ще трябва да изследват тези въпроси, в идеалния случай чрез изследване на системата в жива мозъчна тъкан или животински модели.