Ученые продвинулись в понимании функционирования синапсов в мозгу
Изменить тип синапсов нейронов головного мозга с возбуждающих на тормозные, воздействуя на синтез ферментов, удалось ученым из США. Об этом 13 июня сообщает Neuroscience News со ссылкой на Nature Communications.
Нейроны головного мозга посылают друг другу быстрые электрические сигналы, передавая информацию. Делают они это через крошечные специализированные соединения между собой, называемые синапсами.
Существует множество различных типов синапсов, которые образуются между нейронами, в том числе «возбуждающие» или «тормозные». Однако точные механизмы, с помощью которых эти структуры генерируются, остаются для ученых неясными.
Команда Сохам Чанда, доцента кафедры биохимии и молекулярной биологии университета штата Колорадо, прояснила этот вопрос, показав, что типы химических веществ, высвобождаемых из синапсов, в конечном итоге определяют, какие типы синапсов формируются между нейронами.
Ученые показали, что с помощью энзимов (ферментов) можно изменить идентичность синапсов между нейронами как in vitro (в пробирке), так и in vivo (в живом организме, у лабораторных животных).
Авторы статьи в лаборатории Чанда и его коллеги смогли изменить тип синапсов между возбуждающими и тормозными типами, используя только ферменты. Для этого ученые заставили нейроны экспрессировать всего несколько генов, вызвавших таким образом каскад изменений в механизме синапсов.
Такой прорыв открывает перспективы для лечения заболеваний головного мозга, вызванных сбоями в обработке и обмене синаптической информацией.
«Мы очень мало знаем о том, как функционирует человеческий мозг, и дла этого нам нужно понять, как нейроны взаимодействуют друг с другом», — сказал Чанда. «Понимание фундаментальных механизмов формирования и поддержания синапсов имеет огромное значение для понимания нарушений головного мозга».
Результаты показали, что белки клеточной адгезии, экспрессируемые в области синаптических соединений, не являются единственными поставщиками функции синапсов, как это считалось ранее. Выяснилось, что химические вещества — нейротрансмиттеры, — высвобождаемые из пресинаптического участка (откуда поступает информация), также, по-видимому, играют важную роль в контроле того, какие типы синапсов формируются и где.
Исследователи использовали нейроны человека, полученные из стволовых клеток. Ученые продемонстрировали in vitro способность этих нейронов создавать определенные типы синаптических связей путем контролируемого высвобождения определенных нейротрансмиттеров. Затем ученые показали, что в мозге живых мышей имеет место то же явление.
«Синапсам нужно много других механизмов; нейроны позаботились обо всем этом и превратили возбуждающие синапсы в тормозные — фундаментальное изменение их идентичности», — сказал адин из авторов научной работы.
Сохам Чанда добавил, что он «очарован нейронами», «потому что ни один другой тип клеток в человеческом теле не имеет такого же уровня функциональной сложности, который так тесно связан с их формой и структурой».
