Во время раннего развития нервной системы многие из «правил», вступающих в силу на более поздних стадиях, не работают. Во время этого периода отсутствует глутамат-опосредованная возбудительная нейротрансмиссия, а нейротрансмиттеры, которые в норме оказывают ингибирующий эффект – такие как ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) и глицин – могут оказывать на нервные клетки возбуждающее действие. Основой такого эффекта является замедленная экспрессия транспортера, который выводит ионы хлора из клеток - K⁺–Cl^- co-transporter 2 ( KCC2 ). В настоящем исследовании Drapeau с соавторами сделали попытку выяснить роль результирующего Cl^- градиента в развитии нервной системы.

Во время раннего периода развития ГАМК- или глицин-опосредованное раскрывание Cl-каналов вызывает деполяризацию мембраны точно также как это происходит когда Cl^- переполняют клетки. И хотя известно, что ГАМК и глицин крайне важны для развития нервной системы, исследователи не могли подтвердить, что ранняя Cl^- опосредованная деполяризация играет важную роль в таком эффекте. Чтобы обнаружить «реверсированный» Cl^- градиент во всех мембранах нейронов авторы использовали в своих экспериментах сверхэкспрессию человеческого KCC2 в эмбрионах рыбок полосатого данио с самого начала развития. Ими были изучены эмбрионы между 26 и 32 часами после оплодотворения, т.е. до того, как в норме обнаруживалась эндогенная экспрессия KCC2. Сверхэкспрессия KCC2 вела к массивным морфологическим изменениям в нервной системе, в т.ч. к отсутствию многих основных путей аксонов в головном и спинном мозге, что сопровождалось аномальной локомоцией (плаванием).

Была изучена экспрессия маркеров во вновь дифференцированных нейронах и показано, что дефекты роста аксонов были обусловлены аномалиями нейрогенеза. Общее число нейронов было крайне мало, особенно малочисленными были моторные нейроны и интернейроны. Затем авторы попытались выяснить, является ли редуцированное число нейронов результатом изменения пролиферации, дифференцировки или клеточной гибели. Окраска клеток акридиновым оранжевым показала, что уровень апоптоза был в норме, уровень пролиферации (оценку производили с использованием двух митотических маркеров) также оказался неизмененным. Любопытно, что не наблюдали никаких заметных изменений в глиальной популяции. Т.о., сверхэкспрессия KCC2 влияет, скорее всего, на предшественники, «останавливая» их в некоторые моменты до их окончательной дифференцировки в нейроны.

Данное исследование подтвердило важность Cl^- градиента, который устанавливается во время задержки экспрессии KCC2 на ранних этапах нейронального развития. Полученные результаты подтвердили, что Cl^- опосредованная деполяризация может играть важную роль в регуляции выхода предшественников из клеточного цикла, после которого они могут приступить к окончательной дифференцировке.