Ученые открыли совершенно новый тип связи между нейронами

Фото из открытых источников

Микроскопы сверхвысокого разрешения выявили совершенно новый тип связи между нейронами в мозге мыши и человека. Результаты нового исследования были опубликованы в журнале Science.

В лаборатории нейробиолог Минхёк Чанг из Университета Джонса Хопкинса и его коллеги обнаружили крошечные трубчатые мостики в кончиках разветвлений культивируемых нейронов. Дальнейшие исследования на мышиных моделях болезни Альцгеймера показали, что эти мостики переносят кальций и связанные с болезнью молекулы непосредственно между клетками.

«Подобные структуры могут транспортировать широкий спектр материалов: от небольших ионов (10−10 м) до крупных митохондрий (10−6 м)», — пишут исследователи в своей статье. «В культивируемых нейронах мы наблюдали динамическое формирование этих нанотрубок и подтвердили, что они обладают особой внутренней структурой, отличающей их от других нейронных отростков».

Хорошо известно, что нейроны быстро передают друг другу сигналы, используя синапсы для передачи как электрической, так и химической информации. Однако известно, что и другие типы клеток используют физически соединяющиеся между собой соединительные трубки для обмена молекулами. Чанг и его команда только что подтвердили, что подобный тип трубчатых мостиков существует и в нейронах, используя передовые методы визуализации и машинного обучения.

Исследователи наблюдали за нанотрубками, транспортирующими молекулы бета-амилоида, которые они ввели в клетки мозга мышей. Эти молекулы связаны с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера, при которых они имеют тенденцию к аномальному слипанию.

Когда исследователи остановили формирование мостиков, бета-амилоид также прекратил распространяться между клетками, что подтвердило, что нанотрубки действовали как прямые проводники.

«Наша вычислительная модель подтвердила эти результаты, предсказав, что чрезмерная активация сети нанотрубок может ускорить токсическое накопление амилоида в определённых нейронах, тем самым устанавливая механистическую связь между изменениями в нанотрубках и прогрессированием болезни Альцгеймера», — объясняют ученые. Исследование находится на ранней стадии; учитывая, что эти трубки — сравнительно новое открытие, мы до сих пор не знаем, что именно они транспортируют естественным образом, и даже как часто они образуются и функционируют в человеческом мозге.

Однако нарушение работы этих трубок может также способствовать возникновению других заболеваний, поэтому исследователи стремятся узнать больше об этих миниатюрных мостах.