Ученые ННГУ открыли механизм старения астроцитарных сетей головного мозга

Результаты исследований позволят нейробиологам ННГУ разработать оптогенетические подходы для управления активностью астроцитов и нейронов стареющего головного мозга.

Глиальным клеткам ранее отводилась лишь роль «техподдержки» нервных клеток головного мозга, однако исследования последних лет доказали, что глия не только питает и защищает нейроны, но и обеспечивает их взаимодействие, стимулирует образование новых нейронных сетей, модулирует синаптическую пластичность, отвечает за воспалительные процессы в организме.

Ученые кафедры нейротехнологий Университета Лобачевского впервые в мире изучили старение самых многочисленных клеток глии - астроцитов - не по отдельности, а на десятках тысяч клеток, объединенных в астроцитарные сети.

«На культурах астроцитов, полученных из мозга мыши почти полгода мы наблюдали «общение» астроцитов между собой и объединение в сети. Впервые в мире удалось зафиксировать изменение работы астроцитарной сети при старении, это происходит на фоне снижения передач кальциевых сигналов от астроцита к астроциту – основного способа взаимодействия астроцитов между собой», - рассказала автор исследования, доцент кафедры нейротехнологий Института биологии и биомедицины ННГУ, доктор биологических наук Елена Митрошина.

Нижегородские ученые выяснили, что с возрастом «кальциевые волны» ослабевают, сигналы внутри астроцитарных сетей проходят реже. Количество астроцитов в сетях уменьшается, они изолируются друг от друга. Это может нарушать их взаимодействие с нейронами и приводить к нарушениям работы мозга.

Чтобы скорректировать эти процессы, учёные предлагают управлять активностью астроцитов и нейронов с помощью оптогенетики.

«Оптогенетика активно применяется для стимуляции нервных клеток. В мембрану клетки встраивают светочувствительный белок, а затем воздействуют на него светом определенной длины волны через оптоволокно, в результате нейрон активируется. Аналогично мы будем воздействовать

на астроциты, чтобы остановить негативные процессы в стареющем мозге. Необходимые оптогенетические устройства уже разрабатываются в Университете Лобачевского», - сообщила Елена Митрошина.

По словам ученых, если эксперимент in vitro удастся, в ННГУ начнутся эксперименты на лабораторных животных.

Исследования проходят в рамках федерального проекта НЦМУ “Центр фотоники”. Результаты опубликованы в издании International Journal of Molecular Sciences в 2023 году.