Med-Practic
Посвящается выдающемуся педагогу Григору Шагяну

События

Анонс

У нас в гостях

Aктуальная тема

 

НОВОСТИ. Лента научномедицинских новостей

Астроциты могут как подавлять, так и стимулировать передачу нервных импульсов

Астроциты могут как подавлять, так и стимулировать передачу нервных импульсов

Ученые показали, что астроциты — вспомогательные клетки нервной системы — при различных типах стимуляции светом либо помогают проводить нервные импульсы, либо препятствуют этому. Так, если в мембрану астроцита были искусственно встроены белки — ионные каналы, которые при освещении закачивали в клетку кальций, — происходило торможение сигнала. Когда же астроциты имели белки другой природы — рецепторы, — то скорость и сила нервного импульса повышалась. Полученные данные могут использоваться в поведенческих экспериментах при изучении механизмов памяти и обучения. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Hippocampus и в более ранней статье.


Нервная система животных включает несколько типов клеток, основные из которых — нейроны, участвующие в передаче нервного импульса. Они имеют большое количество отростков, контакты между которыми, называемые синапсами, объединяют клетки в единую сеть. Синапсы состоят из пресинаптической и постсинаптической мембран — на «передающем» и «воспринимающем» нейронах соответственно, — а также пространства между ними. На пресинаптической мембране выделяются особые молекулы, которые, связываясь с рецепторами на постсинаптической мембране, запускают формирование и передачу электрического импульса.


Кроме нейронов, нервную ткань составляют глиальные «клетки-помощники». К ним, например, относятся астроциты, которые регулируют состав межклеточной жидкости и питание нейронов. Кроме того, астроциты могут влиять на передачу нервного импульса. Они формируют отростки, контактирующие с синапсами, и выделяют в околосинаптическое пространство специальные вещества — глиотрансмиттеры, которые определяют силу нервного импульса. При этом количество глиотрансмиттеров сильно зависит от того, сколько ионов кальция содержится в астроцитах. Кальций же в этих клетках может накапливаться двумя способами: либо с помощью ионных каналов, закачивающих его из внеклеточной среды, либо вследствие выброса кальция, уже запасенного в так называемых внутриклеточных депо.


Ученые из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (Москва), Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (Санкт-Петербург) и Техасского университета (США) исследовали, как источник кальция при возбуждении астроцитов влияет на передачу нервного импульса, а также на активность генов в нейронах. Для этого авторы использовали срезы мозга мышей и крыс, в астроциты которых методом генной инженерии были встроены белки, реагирующие на возбуждение светом определенных длин волн. Благодаря такой модификации клетки при освещении накапливали ионы кальция, поступающие либо из внеклеточного пространства, либо из внутриклеточного депо. В первом случае светочувствительные белки выполняли роль ионных каналов, а во втором — рецепторов, запускающих цепочку реакций для выхода кальция из депо.


Исследователи установили, что стимуляция светочувствительных белков, работающих по принципу ионных каналов, подавляла передачу нервного импульса до 54% у мышей и до 15% у крыс. Этот эффект объясняется тем, что в ответ на освещение и увеличение уровня кальция клетки выделяли два «тормозящих» глиотрансмиттера — аденозинтрифосфат (АТФ) и гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК). Подавление усиливалось, если на клетки дополнительно воздействовали электрическим током, поскольку он приводил к дополнительной выработке АТФ и ГАМК.


Эксперименты с астроцитами, содержащими светочувствительные белки-рецепторы, показали, что освещение активировало клетки такого типа и увеличило силу нервного импульса между нейронами почти на 62%, что было связано с выбросом исключительно ГАМК. АТФ в этом случае не выделялся. Кроме того, в модифицированных клетках увеличилась активность генов, участвующих в формировании долговременной памяти. Такая реакция может говорить о том, что усиленная передача импульсов способна сохраняться довольно долго.


«Использование разных светочувствительных белков позволило с помощью света регулировать внутриклеточные кальций-зависимые процессы в астроцитах и подобрать параметры, улучшающие или ухудшающие передачу импульсов между нейронами. Полученные данные позволят довольно тонко управлять активностью целых нейронных сетей при изучении мозга в норме и при патологии. Мы продолжим исследовать взаимодействия между различными клетками нервной системы, чтобы лучше понять принципы организации памяти и обучения», — рассказывает Анастасия Бородинова, кандидат биологических наук, научный сотрудник Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.

 

Рисунок 1. Схема регуляции синаптической передачи в нейронах гиппокампа с помощью разных генетически-кодируемых светочувствительных белков в астроцитах. Тетанус — высокочастотная электрическая стимуляция; ChR2 — канальный родопсин, работающий по принципу ионного канала в ответ на световой стимул; Opto-a1AR — синтетический белок, работающий по принципу рецептора в ответ на световой стимул. Источник: Анастасия Бородина


Пресс-служба Российского научного фонда

Администрация сайта med-practic.com не несет ответственности

за содержание информации
Loading...
Share |

Вопросы, ответы, комментарии

Читайте также

В Великобритании родился ребенок, выношенный в трансплантированной матке
В Великобритании родился ребенок, выношенный в трансплантированной матке

В Великобритании родился первый ребенок, выношенный после трансплантации матки. Донором стала тетя новорожденной, сообщили в лондонской больнице...

НОВОСТИ. Акушерство и урогинекология НОВОСТИ. Открытия, происшествия
Ученые нашли способ доставки препаратов к опухолям мозга через обонятельные нейроны
Ученые нашли способ доставки препаратов к опухолям мозга через обонятельные нейроны

Специалисты Томского политехнического университета разработали подход к увеличению эффективности доставки наночастиц-перевозчиков лекарственных препаратов в опухоль...

НОВОСТИ. Онкология
Ученые открыли новую группу крови после 50-летней загадки
Ученые открыли новую группу крови после 50-летней загадки

В 1972 году у беременной женщины обнаружили необычную особенность крови: в ней отсутствовал поверхностный молекулярный маркер, который есть у всех остальных людей...

НОВОСТИ. Гематология
Израильские ученые нашли способ ''переключить'' иммунитет на борьбу с раком
Израильские ученые нашли способ ''переключить'' иммунитет на борьбу с раком

Ученые из Института Вейцмана в Израиле сделали важное открытие, которое может изменить подход к лечению рака. Им удалось выявить ген, отвечающий за поведение иммунных клеток...

НОВОСТИ. Онкология
Пациентке из США удалили трансплантированную почку свиньи
Пациентке из США удалили трансплантированную почку свиньи

Врачам пришлось прибегнуть к удалению почки свиньи, трансплантированной 50-летней американке Товане Луни. Несмотря на возникшую реакцию отторжения трансплантата, пациентке удалось...

НОВОСТИ. Уроандрология НОВОСТИ. Открытия, происшествия
Гормон роста и течение хронической сердечной недостаточности
Гормон роста и течение хронической сердечной недостаточности

Имеются данные о том, что снижение активности оси гормон роста/инсулиноподобный фактора роста -1 является распространенным явлением при сердечной недостаточности...

НОВОСТИ. Сердечно-сосудистая система
Вакцинация против опоясывающего лишая снижает риск развития деменции
Вакцинация против опоясывающего лишая снижает риск развития деменции

Новое исследование показало, что вакцинация против вируса герпеса, вызывающего опоясывающий лишай, снижает риск развития деменции у пожилых людей в течение семи лет на 20%...

НОВОСТИ. Инфекции НОВОСТИ. Нервная система
Aging: воспаление – главный фактор старения клеток
Aging: воспаление – главный фактор старения клеток

Исследователи из Вагенингенского университета и исследовательского центра выяснили, что...

НОВОСТИ. Старость и долголетие
Разработан кардиостимулятор длиной 3,5 мм, растворяющийся в теле
Разработан кардиостимулятор длиной 3,5 мм, растворяющийся в теле

Американские ученые из Северо-Западного университета разработали временный кардиостимулятор, который меньше рисового зерна и не требует хирургического удаления...

НОВОСТИ. Сердечно-сосудистая система
Снижение ''плохого'' холестерина может уменьшить риск деменции на 28%
Снижение ''плохого'' холестерина может уменьшить риск деменции на 28%

Новое исследование с участием 109 000 человек показало, что поддержание низкого уровня холестерина ЛПНП (липопротеинов низкой плотности) значительно...

НОВОСТИ. Нервная система НОВОСТИ. Сердечно-сосудистая система
Формирование хромосом наконец-то раскрыто в деталях благодаря методу визуализации нового поколения
Формирование хромосом наконец-то раскрыто в деталях благодаря методу визуализации нового поколения

На протяжении нескольких десятилетий биологи пытались разгадать тайну конденсации хромосом в характерные стержни после деления клетки...

Эти ранее неизвестные клетки могут вернуть зрение слепым
Эти ранее неизвестные клетки могут вернуть зрение слепым

Потеря зрения, вызванная старением, дегенеративными заболеваниями, такими как макулярная дегенерация, или травмами, остается серьезной медицинской проблемой...

НОВОСТИ. Офтальмология
Революционная карта митохондрий мозга может помочь объяснить снижение когнитивных способностей
Революционная карта митохондрий мозга может помочь объяснить снижение когнитивных способностей

Ученые составили первую карту митохондрий головного мозга, что, по их словам, может стать первым важным шагом на пути к разгадке возрастных нарушений мозга...

НОВОСТИ. Нервная система
Генетически модифицированная печень свиньи впервые пересажена человеку
Генетически модифицированная печень свиньи впервые пересажена человеку

Впервые в мире китайские ученые успешно пересадили генетически модифицированную свиную печень пациенту с констатированной смертью мозга...

НОВОСТИ. Хирургия НОВОСТИ. Открытия, происшествия
Ученые выявили генетические варианты, которые не повышают риск смерти от рака
Ученые выявили генетические варианты, которые не повышают риск смерти от рака

По мере повышения спроса на услуги генетического тестирования среди пациентов онкологического профиля врачам и исследователям удается выявлять новые генетические...

НОВОСТИ. Онкология НОВОСТИ. Генетика

САМЫЕ ЧИТАЕМЫЕ СТАТЬИ