Согласно новому исследованию, изменение белков, выделяемых астроцитами, звездообразными клетками, поддерживающими нейроны, может способствовать нетипичному ритму работы нейронов у людей с синдромом Fragile X. Результаты указывают на возможную мишень для лечения этого заболевания, которое до сих пор не поддавалось воздействию лекарств.

"Все наше внимание в последние пару десятилетий было сосредоточено на попытках исправления механизмов действия нейронов", - говорит руководитель исследования Sumantra Chattarji, директор Центра высокоэффективной нейронауки и трансляционных приложений в TCG Centres for Research and Education in Science and Technology в Калькутте, Индия. "Теперь это открывает рамки терапии для потенциальных кандидатов, основанных на астроцитах".

Нейроны, полученные из стволовых клеток людей с синдромом хрупкости X, возбуждаются чаще, но более короткими импульсами, чем контрольные нейроны, это обнаружила команда Чаттарджи в предыдущем исследовании.

Новая работа показывает, что типичные нейроны принимают такой же характер возбуждения, если их культивировать с астроцитами, полученными от людей с синдромом хрупкой X. А нейроны с синдромом хрупкой X не возбуждаются подобным образом, если они растут вместе с типичными астроцитами. Одной из причин этого, по-видимому, является белок, выделяемый астроцитами.

"Результаты очень четкие, очень убедительные", - говорит Yongjie Yang, профессор неврологии в Медицинской школе Тафтса в Бостоне, штат Массачусетс, который изучал роль глутаматных транспортеров и рецепторов астроцитов при хрупкости X. Эта работа подтверждает в клетках человека то, что, по словам Yongjie Yang, ученые "давно подозревали" на основе исследований на мышах: "На самом деле глиальные клетки действительно играют важную роль в модуляции возбудимости нейронов".

В новой работе Chattarji и его коллеги культивировали нейроны и астроциты из стволовых клеток двух людей с синдромом хрупкой X и одного человека без синдрома, чьи клетки служили контролем.

Как обнаружили Chattarji и его коллеги, нейроны с синдромом хрупкой Х и контрольные нейроны, выращенные с контрольными астроцитами, возбуждаются не иначе, чем обычно возбуждаются нейроны. И тут наступил момент "ага", - говорит Chattarji: Когда нейроны любого типа росли с астроцитами с хрупкой X, они возбуждались нетипично, более короткими и частыми вспышками.

Другими словами, астроциты - а не нейроны - определяли характер возбуждения. "Я и не подозревал, что астроциты станут центральным элементом этой истории", - говорит Chattarji, который до этого занимался в основном нейронами.

На занятиях по базовой нейробиологии Чаттарджи часто читает лекции о знаменитом классическом эксперименте Otto Loewi: Ученый стимулировал блуждающий нерв бьющегося сердца лягушки, в результате чего биение замедлялось. Затем он искупал другое сердце лягушки в жидкости из стимулированного сердца, заставив второе сердце тоже биться медленнее - и продемонстрировав, что сигнал передается через химические вещества в жидкости.

Используя эксперимент Loewi в качестве вдохновения, команда искупала нейроны c хрупкой X и контрольные нейроны в культуральной среде обоих типов астроцитов. Они получили те же результаты, что и раньше: Нейроны, купавшиеся в контрольной среде, возбуждались нормально, в то время как нейроны, купавшиеся в среде с хрупкой X, имели частые, кратковременные вспышки. Это означало, что причина кроется в каком-то химическом веществе, выделяемом астроцитами, а не в их физическом присутствии.

Известно, что выделяемый астроцитами белок S100 beta стабилизирует возбуждение крысиных нейронов, поэтому команда Chattarji предположила, что он может способствовать неустойчивому возбуждению нейронов с хрупкой X. В подтверждение этой гипотезы команда обнаружила, что концентрация S100 beta в культуральной среде астроцитов с хрупкой X ниже, чем обычно. Добавление S100 бета в совместные культуры нейронов и астроцитов с хрупкой Х нормализовало возбуждение нейронов.

Механизм, по-видимому, связан с явлением, называемым постоянным натриевым током - небольшим током, который продолжает течь через нейрон после возбуждающего импульса. Нейроны, купавшиеся в среде астроцитов с хрупкой X, также показали более низкий, чем обычно, постоянный натриевый ток; добавление S100 бета увеличило его до нормального уровня, это позволяет предположить, что этот белок может стать мишенью для будущих методов лечения.

"Это ни в коем случае не означает, что только S100 бета или постоянный натриевый ток - единственная игра в городе", - говорит Chattarji. Он говорит, что его команда надеется более детально изучить астроциты с хрупкой X, чтобы понять, как секретируется S100 бета; пока неясно, как он изменяет постоянный натриевый ток.

Новая работа важна, потому что она добавляется к растущему числу исследований по хрупкой Х, "которые пытаются переориентировать людей на размышления о том, как сигналы от астроцитов могут влиять на расстройство", - говорит Anis Contractor, профессор неврологии Северо-Западного университета в Чикаго, штат Иллинойс. "В этой области был очень нейроноцентричный взгляд".

Он и Чаттарджи говорят, что будущие исследования должны стремиться понять все изменения в астроцитах, вызванные хрупкостью X; например, другие исследования выявили изменения в метаболизме, в передаче сигналов кальция и клеточном цикле в астроцитах при хрупкости X. Также важно не ограничиваться отдельными нейронами и изучить влияние S100 beta на сети нейронов, говорит Янг. "Было бы очень интересно посмотреть, может ли S100 бета спасти и эти сети".