В эмбриональном развитии бесчисленное количество клеток мигрируют в место, где они будут выполнять свою функцию в дальнейшей жизни. Как именно они попадают в конкретное место, понятно только частично. Ученые из Университета Бонна уже определили возможный механизм развития мозга.
К каким выводам пришли ученые?
В научной работе исследователи во главе с Сандрой Блесс сосредоточились на нейральных клетках-предшественниц в мышиной модели.
Клетки развиваются приблизительно через 10 дней после оплодотворения, созревают в нервные клетки и затем перемещаются в определенные области.
По словам исследователей, в раннем развитии мозга такая же сложная миграция клеток наблюдается и у людей.
Известно, что белок под названием GLI3 имеет отношение к ранней организации мозга. В исследовании ученые полностью отключили выработку GLI3 у мышей. Они увидели, что миграция нервных клеток была сильно нарушена в эмбрионах.
Теперь исследователи повторили свой эксперимент только в развивающихся нервных клетках. Они были удивлены: клетки добирались до места назначения без специального белка. Клетки не нуждаются непосредственно в GLI3, чтобы занять свою позицию.
В своем дальнейшем поиске функции белка и механизмов клеточной миграции в растущем мозге исследователи натолкнулись на нервные пути клеток периферической нервной системы. Хотя эти периферические нервные клетки расположены вне мозга, они также формируют процессы, которые проникают в мозг. Они делают это не индивидуально, а в виде целых пучков, которые очень похожи на компьютерные провода.
Ученые из Бонна теперь смогли показать, что часть нейронов находят своё место с помощью специальных «белковых» дорожек. Это работало только на эмбрионах мышей, которые продуцировали GLI3. Однако, если им не хватало GLI3, связи нервных путей оказались намного менее прочными.
Нейробиологи подозревают, что уменьшение силы нервных путей приводит к потере их функции. Однако то, какую функцию и механизмы имеет GLI3, должно быть выяснено в дальнейших исследованиях.
Как рост сосудов и нервных клеток связаны с нейродегенеративными расстройствами?
Кровеносные сосуды головного мозга не только снабжают органы кислородом и питательными веществами. Они также выполняют способствуют развитию нейронных сетей. В течение нескольких лет специалисты знали, что сосудистая и нервная системы развиваются по схожему образу.
Исследователи пришли к удивительным выводам: «сосуды и нервные клетки совместно участвуют в развитии мозга».
Группа первоначально использовала развитие сосудов у мышей в качестве проверенной модели для изучения влияния различных веществ. В конечном счете, ученые были заинтересованы в связи между кровеносными сосудами и нейрональными клетками.
В исследованиях они обнаружили, что молекула «Реелин», влияющая на миграцию нейронов, также способна влиять на рост сосудов. Этот белок также активируется в клетках внутренней части сосудов.
Ученые решили исключить сигнальный каскад «Реелин» из эндотелиальных клеток, а затем посмотреть, как это влияет на организацию нейронов и глиальных клеток в коре головного мозга. Исследования показали, что эндотелиальные клетки направляют нейроны в их правильное положение в коре головного мозга.
В качестве механизма действия ученые предположили, что клетки сосудов выделяют ламинин, который накапливается вокруг сосудов мозга. Они помогают правильно закрепить волокна глиальных клеток, необходимые для правильного развития коры головного мозга.
Ученые также продемонстрировали, что нарушения развития мозга вызваны неправильной миграцией нервных клеток.
Они попросту не находят своего места, поэтому неправильно работают. Некоторые психоневрологические и нейродегенеративные расстройства связаны с аномальным сосудистым общением.
Важно понять пути и механизмы передачи сигналов в этом сообщении, чтобы найти новые подходы к лечению деменции и психических заболеваний. Новые методы лечения заболеваний центральной нервной системы будут направлены на «коррекцию» месторасположения нервных клеток.