Астроциты защищают нейроны
"Ученые в новом исследовании установили, что нейроны переносят токсичные побочные продукты в астроциты, которые перерабатывают их"
Механизм защиты нейронов
Клетки головного мозга собирают поврежденные липиды, выделяемые гиперактивными нейронами, а затем перерабатывают эти токсичные молекулы в энергию, сообщают учёные в отчёте Исследовательского кампуса Джанелия Медицинского института Говарда Хьюза в журнале Cell. Так реализован механизм защиты нейронов от разрушительных побочных эффектов сверхактивности. И это еще одна важная роль для астроцитов, которые различными способами поддерживают нейроны.

Когда нейрон яростно и быстро срабатывает, молекулы липидов в клетке повреждаются и могут стать токсичными. В то время как большинство видов клеток отделяют излишки жирных кислот или подают их в митохондрии, чтобы предотвратить накопление, нейроны, похоже, не полагаются на эти механизмы.
Вместо этого «нейроны освобождают астроциты от некоторых нагрузок», – говорит соавтор исследования и руководитель группы Джанелия Чжэ Лю, которая тесно сотрудничала с Марией Иоанну и Дженифер Липпинкотт-Шварц, старшим руководителем группы в Janelia. «Долгое время люди подозревали, что существует какой-то механизм, подобный этому. Новая работа показывает, как на самом деле происходит этот процесс».
Любопытное наблюдение, приведшее к открытию
Открытие было получено из любопытного наблюдения: гиперактивные нейроны выделяют поврежденные жирные кислоты, связанные в липидные частицы. «Мы не знали, что нейроны могут секретировать эти липидные частицы», – говорит Лю.
Но, как показала команда, стимулирование нейронов мыши в чашке привело к накоплению жирных кислот и, в конечном итоге, к выделению липидных частиц. Затем соседние астроциты поглотили частицы и усилили активность генов, участвующих в производстве энергии и детоксикации.
Лю заключила, что астроциты подают разряженные поврежденные липиды нейронов в собственные митохондрии, превращая отходы в энергию. Тесты на мышах показали аналогичный ответ. После повреждения мозга, которое имитирует инсульт – огромный стресс для нейронов – нейроны увеличили выработку белков, участвующих в транспортировке жирных кислот из клетки, и жирных кислот, накопившихся в астроцитах.
Возможность применения для болезни Альцгеймера
Лю предлагает, что этот путь очистки токсичных молекул от нейронов может быть поврежден у пациентов с болезнью Альцгеймера, хотя он не был ещё тщательно исследован. Следующим шагом под руководством Марии Иоанну в ее новой лаборатории в Университете Альберты является изучение особенностей этого механизма в культуре клеток и моделях болезни Альцгеймера на грызунах.
Источник:
Maria S. Ioannou, Jesse Jackson, Shu-Hsien Sheu, Chi-Lun Chang, Aubrey V. Weigel, Hui Liu, H. Amalia Pasolli, C. Shan Xu, Song Pang, Doreen Matthies, Harald F. Hess, Jennifer Lippincott-Schwartz, Zhe Liu.
Neuron-Astrocyte Metabolic Coupling Protects against Activity-Induced Fatty Acid Toxicity.
Cell, 2019; 177 (6): 1522 DOI: 10.1016/j.cell.2019.04.001