Вести с полей: оптогенетическая стимуляция астроцитов против болезни Альцгеймера

Исследователи из Санкт-Петербургского Политехнического университета Петра Великого (Санкт-Петербург) показали, что оптогенетическое стимулирование астроцитов гиппокампа может оказать положительное влияние на протекание болезни Альцгеймера. По крайней мере, на мышиной модели заболевания это сработало. Работа была представлена на XXIV съезде Физиологического Общества имени И. П. Павлова в Санкт-Петербурге, главными инфопартнерами которого стали портал Neuronovosti.Ru и объединенная редакция порталов Indicator.Ru и Inscience.News.

Астроциты — нейроглиальные клетки «звёздчатой формы с многочисленными отростками. Астроциты генерируют сигналы кальция и выделяют вещества, известные как глиотрансмиттеры. Они способны влиять на нейрональную активность, регулируя внеклеточную концентрацию ионов калия, а также нейромедиаторов, благодаря экспрессии на своей мембране большого числа транспортеров электрогенных медиаторов (глутамата, гамма-аминомасляной кислоты, глицина). Не так давно мы уже писали про открытие глутаматэргических астроцитов.

За счет высвобождения глиотрансмиттеров астроциты воздействуют на рецепторы нейронов, модулируя нейрональную возбудимость, синаптическую передачу и пластичность. Астроциты тесно связаны с патогенезом и патологическими процессами нейродегенеративных заболеваний, поэтому возможность управлять их активностью становится важной и необходимой задачей при лечении, например, таких нейродегенеративных заболеваний, как болезнь Альцгеймера (БА).

До сих пор не существует серьезных терапевтических средств лечения болезни Альцгеймера. Длительное время поддерживалось несколько основных гипотез потери синаптических контактов в ходе манифестации БА: амилоидная, кальциевая и др. Исследователи Института биомедиционских систем и биотехнологий СПбПУ считают, что в патогенезе нейродегенеративных заболеваний важную роль играют астроциты, поэтому необходимой задачей становится возможность ими управлять.

Эксперименты проводились на специально выведенной линии мышей линии 5xFAD с моделью болезни Альцгеймера. Как известно, при болезни изменяются структурные и электрофизиологические характеристики нейронов гиппокампа (например, наблюдается снижение плотности грибовидных дендритных шипиков нейронов). Астроциты постепенно переходят в патологическую реактивную форму, в которой теряют свою возможность к нормальному функционированию.

В своем исследовании для стимуляции астроцитов ученые использовали инструменты оптогенетики для избирательного воздействия на чувствительный к свету метаботропный рецептор OptoGq, экспрессированный в астроцитах гиппокампа. Ученые были намерены исследовать влияние оптогенетической стимуляции астроцитов на активность пирамидных нейронов гиппокампа, определить обладает ли оптогенетическая стимуляция нейропротекторными свойствами, а также выяснить способна ли оптогенетическая стимуляция улучшить когнитивные функции у мышей с генетической моделью болезни Альцгеймера.

В ходе экспериментов удалось показать, что оптогенетическая стимуляция астроцитов гиппокампа восстанавливает число грибовидных шипиков у мышей, восстанавливает долговременную потенциацию и приводит к норме показатели обучения у мышей в поведенческом тесте на условно-рефлекторное замирание, увеличивает экспрессию транспортера глутамата. Также были получены некоторые другие интересные результаты.

Можно утверждать, что оптогенетическая стимуляция метаботропных Gq-рецепторов астроцитов регулирует синаптическую функцию нейронов гиппокампа и улучшает когнитивные способности у мышей с моделью болезни Альцгеймера. Таким образом, их можно рассматривать как новую терапевтическую мишень для лечения болезни Альцгеймера, — заключают ученые.

В дальнейших планах у исследователей применить также инструменты хемогенетики для подобного воздействия на астроглиальные клетки.

Текст: Виктория Киричок

Съезд посвящен 300-летию Российской академии наук и включен в инициативу «Работа с опытом» Десятилетия науки и технологий.

Материал подготовлен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».