Повреждённый участок ткани во взрослом мозге может запустить у соседних вспомогательных клеток программу восстановления, которая ранее считалась невозможной. Клетки вытягиваются, делятся, а затем перемещают новообразованные ядра в опустевшую область. Этот процесс наблюдали у живых мышей исследователи из Цюрихского университета.
В центре исследования оказались астроциты — глиальные клетки звёздчатой формы, которые поддерживают нейроны и здоровую среду в тканях мозга. Учёные избирательно уничтожили небольшие группы таких клеток в соматосенсорной коре головного мозга мышей. Для этого они использовали антитела к аквапорину-4 — водному каналу, который находится в основном на астроцитах. Подобные антитела появляются у людей с оптиконевромиелитом, аутоиммунным заболеванием, при котором иммунная система атакует именно эти клетки.
Долгое время считалось, что взрослый мозг не может восполнить значительную потерю астроцитов. Однако наблюдения с помощью двухфотонной микроскопии, которые велись до 60 дней, показали обратное. Выжившие астроциты не образовывали рубец вокруг повреждения, а входили во временное регенеративное состояние. Их отростки удлинялись и устремлялись к центру поражённой области, достигая максимальной длины примерно на пятый день. К этому моменту территория, занимаемая одной клеткой, увеличивалась в среднем на 70 процентов.
Затем клетки начинали делиться. Около 60% астроцитов, окружавших повреждение, разделились в течение двух месяцев. Некоторые из них прошли несколько циклов деления, породив до четырёх дочерних клеток. Самая необычная часть процесса происходила после этого: вместо того чтобы сразу разделиться, материнская клетка временно содержала несколько ядер. Эти новые ядра затем перемещались по длинным отросткам в свободные области. По словам Бруно Вебера, возглавлявшего исследование, клетки «отправляют новообразованные ядра своих дочерних клеток скользить на большие расстояния, чтобы заселить повреждённый участок мозга и снова сплести воедино сеть астроцитов».
Большинство ядер переместилось в первые две недели. Некоторые из них преодолели расстояние более 100 микрометров. Двигались они неравномерно, с остановками, развивая скорость до 5,6 микрометра в час. Эти физические изменения сопровождались временной перестройкой генной активности: включались гены, связанные с клеточной пластичностью и структурной перестройкой. Пик этой программы восстановления приходился на пятый день, а к семнадцатому дню её следы уже не обнаруживались.
Реакция астроцитов зависела от характера и масштаба повреждения. При небольших повреждениях, похожих на инсульт, деление происходило, но восстановление оставалось неполным. Самую сильную реакцию, включавшую деление и перемещение ядер на большие расстояния, вызывала объёмная утрата клеток.
Исследователи также изучили образцы мозга людей, у которых был подтверждён оптиконевромиелит. В поражённых участках они обнаружили астроциты с похожими чертами: вытянутые, ориентированные в сторону повреждения, иногда с несколькими ядрами и признаками деления. Авторы работы, опубликованной в журнале Nature Neuroscience, подчёркивают, что это не доказывает наличие такого же процесса у людей, поскольку человеческое заболевание сопровождается хроническим воспалением и более широким повреждением тканей, чего не было в модели на мышах.
Письма читателей