Ученые выяснили, как нейроны справляются с опасными условиями
© Oregon State University
Российские исследователи изучили, как нервные клетки адаптируются к опасным для них условиям: изменению концентрации веществ в окружающей среде, избытку нейромедиаторов и нарушению формирования цитоскелета. Исследование поможет лучше понять патологические процессы, меняющие свойства нейронов. Статья опубликована в Biophysical Journal.
Группа ученых из Сеченовского университета, Научно-исследовательского института общей патологии и патофизиологии, Национального медицинского исследовательского центра здоровья детей и Федерального научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» РАН экспериментально исследовала нейроны коры головного мозга крыс и для сравнения их клетки соединительной ткани — фибробласты. С помощью атомно-силовой микроскопии ученые измеряли, насколько легко деформируются клетки и как быстро они восстанавливают свойства в ситуациях, моделирующих патологические процессы в нервной ткани, — в условиях гипо- и гиперосмотического стресса, эксайтотоксичности, а также при разрушении цитоскелета, ответственного за жесткость клеток.
«Патологические процессы при инсульте и травмах головного мозга вызывают различные изменения на клеточном уровне. В нашей работе на модельной системе, нейронах коры головного мозга крыс, мы показали, что такие изменения происходят и в механических свойствах нейронов. К нашему удивлению, такие изменения были очень существенными, и в некоторых случаях сильнее, чем в других типах клеток. Мы описали модель, которая предсказывает изменение механических свойств нейронов в различных условиях, и надеемся, что она будет полезной при разработке терапии, направленной на лечение патологий», — рассказал первый автор статьи Юрий Ефремов.
Нарушения кровообращения при инсульте и травмах головы ежегодно уносят человеческие жизни и становятся причиной инвалидности. Для эффективного оказания помощи и уменьшения тяжести последствий важно разобраться с процессами, протекающими на клеточном уровне в нервной ткани, в частности установить параметры, влияющие на способность нейронов к выживанию при подобных патологических процессах. При нарушении кровообращения и локальном повреждении клеток происходит изменение состава внеклеточной среды и неконтролируемое высвобождение нейромедиаторов. Многие физиологические и патологические процессы связаны с изменением механических свойств клеток, в том числе размеров, упругости, вязкоупругих параметров.
Оказалось, что на осмотический стресс нейроны реагировали быстро, сильно и восстанавливались почти полностью за 5–10 минут; фибробласты на него отвечали немного слабее. В обоих случаях было показано, что механические свойства клеток изменяются сильнее, чем их объем. Увеличение объема клеток при гипоосмотическом стрессе вело к падению их жесткости, при гиперосмотическом стрессе наблюдались обратные эффекты. В то же время нейроны оказались более устойчивы к разрушению цитоскелета, чем фибробласты. Избыток нейромедиаторов приводил к увеличению объема нервных клеток, связанных со входом в клетку ионов и воды, и уменьшению их упругости, причем после такого воздействия в нормальное состояние нейроны не возвращались.
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.
Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.