Группа ученых под руководством Мелиссы Роллс, профессора биохимии и молекулярной биологии Государственного Пенсильванского Университета, при изучении нейронов неожиданно обнаружила процесс, который необходим для регенерации после серьезного повреждения нейрона. Процесс был обнаружен в течение исследований нацеленных на декодирование внутренних дендритов – часть нейрона, которая получает информацию из других клеток и из внешнего мира.
Исследование будет опубликовано в печатном издании научного журнала Current Biology.
«Мы уже много знаем об аксонах – часть нервной клетки, которая ответственна за посылку сигналов» – сказала Роллс. «Тем не менее, дендриты – приемная сторона нервных клеток – всегда были достаточно загадочными». В отличие от аксонов, которые формируют большие, легко распознаваемые пучки, дендриты слишком ветвисты и часто спрятаны глубоко в нервной системе, так что они всегда были более труднодоступными для представления и изучения. Тем не менее, ученым, наконец, удалось обойти эти трудности. Они исследовали дендриты на живом примере, используя простой организм муху, чьи нервные клетки схожи с человеческими нервными клетками. Одним из чудес, которое им встретилось, было межклеточное «шоссе» – или микротрубочки.
В отличие от многих других клеток нашего организма, большинство нейронов должны прослужить нам целую жизнь. Благодаря своей чрезвычайно хорошо организованной ключевой инфраструктуре, микротрубочкам и замечательной гибкости они могут восстанавливаться в случае повреждения. Частично эта гибкость исходит от способности микротрубочек расти постоянно. Профессор Роллс и ее научная группа проследили за этим ростом и пришли к выводу, что вероятно существует группа белков, управляющих процессом организации и действий «шоссе» на ключевых пересечениях или точках разветвления, который позволяет держать все микротрубочки, указывая тот же путь. Они идентифицировали белки, среди которых оказался двигательный белок кинезин-2 и обнаруживали, что когда этих белков не хватало, микротрубочки больше не следовали одному и тому же маршрутах в дендритах; то есть, их полярность была нарушена.
После установления группы белков требовавшихся, для поддержания нормальной инфраструктуры микротрубочек в дендритах, научно-исследовательская группа протестировала то, влияют ли эти белки на способность нейронов реагировать на повреждение. Большинство нейронов незаменимы, и кроме того у них есть невероятная способность регенерировать свои недостающие части. В более ранних исследованиях, Роллс и ее коллеги обнаружили, что после того, как аксон отключается, и нервная клетка больше не способна посылать сигналы, новый аксон растет с другой стороны клетки; то есть, из дендрита. Как часть этого процесса, микротрубочки должны перебросить полярность. Другими словами, шоссе дендрита должны полностью быть отремонтированы в направлении аксона. «Когда мы вывели из строя способность мух, производить белок кинезин-2, мы обнаружили, что шоссе не могли быть отремонтированы правильно, и процесс нервной регенерация терпел неудачу» – объяснила Ролл. «Очевидно, что белок кинезин-2 очень важный материал для поддержания полярности и для способности устанавливать новую систему шоссе, когда нейронам нужно регенерироваться».
Профессор Роллс также объясняла, что четкое представление того, как нервы поддерживают структуру их межклеточного шоссе важно для распознавания и понимания нейродегенеративных болезней, а также ответной реакции на нервное повреждение, которое часто случается в результате аварии и других травм. Если белки, которые управляют форматом микротрубочек или несут груз вдоль них, не функционируют правильно, они могут стать виновниками таких нейродегенеративных заболеваний как, например, наследственная спастическая параплегия. «Мы надеемся, что показав и объяснив, как микротрубочки строятся в здоровых и восстанавливаются в поврежденных нейронах, наш анализ окажет значительную помощь исследователям, которые будут разрабатывать терапевтические методы для пациентов с нервными болезнями или повреждениями» – отметила Роллс.
Читайте также: Новости России и мира.