Як у мозку утворюються нові нервові клітини?

резюме: Відкривши важливість клітинного метаболізму в нейрогенезі, дослідники змогли збільшити кількість нейронів у мозку дорослих і літніх мишей.

джерело: Женевський університет

Деякі ділянки мозку дорослої людини містять неактивні або сплячі нервові стовбурові клітини, які можна реактивувати для створення нових нейронів. Однак перехід від стану спокою до дифузії ще недостатньо вивчений.

Команда під керівництвом вчених з університетів Женеви (UNIGE) і Лозанни (UNIL) виявила важливість клітинного метаболізму в цьому процесі та визначила, як пробудити та реактивувати ці нервові стовбурові клітини.

Біологам вдалося збільшити кількість нових нейронів у мозку дорослих і навіть літніх мишей.

Ці висновки, перспективні для лікування нейродегенеративних захворювань, будуть оприлюднені в журналі Наука прогресує.

Стовбурові клітини мають унікальну здатність постійно копіювати себе та давати початок диференційованим клітинам із більш спеціалізованими функціями. Нервові стовбурові клітини (НСК) відповідають за побудову мозку під час ембріонального розвитку та генерацію всіх клітин центральної нервової системи, включаючи нейрони.

З віком здатність до утворення нейронів знижується

Дивно, але CSC зберігаються в певних областях мозку навіть після того, як мозок повністю сформований, і можуть створювати нові нейрони протягом усього життя. Це біологічне явище, яке називається дорослим нейрогенезом, важливо для певних функцій, таких як процеси навчання та пам’яті. Однак у дорослому мозку ці стовбурові клітини стають більш мовчазними або «сплячими» і мають знижену здатність до оновлення та диференціювання.

У результаті нейрогенез значно знижується з віком.

Лабораторії Жан-Клода Мартіно, почесного професора кафедри молекулярної та клітинної біології Коледжу наук UNIGE, і Мерилін Кноблох, доцента кафедри біомедичних наук Коледжу біології та медицини UNIL, виявили метаболічний механізм, за допомогою якого дорослі NSC виходять із стану спокою та стають активними.

«Ми виявили, що мітохондрії, органели, що виробляють енергію в клітинах, беруть участь у регулюванні рівня активації дорослих нейронів», — пояснює Франческо Петреллі, науковий співробітник UNIL і співавтор дослідження разом з Валентиною Сканделлою.

Мітохондріальний транспортер пірувату (MPC), білковий комплекс, відкритий одинадцять років тому в групі професора Мартіно, відіграє особливу роль у цій регуляції. Його активність впливає на метаболічний вибір, який може використовувати клітина.

Знаючи метаболічні шляхи, які відрізняють активні клітини від сплячих, вчені можуть пробудити сплячі клітини шляхом модуляції мітохондріального метаболізму.

нові горизонти

Біологи пригнічували активність MPC, використовуючи хімічні інгібітори або генеруючи мишей-мутантів для MPC1ген. Використовуючи ці фармакологічні та генетичні підходи, вчені змогли активувати сплячі НСК і таким чином генерувати нові нейрони в мозку дорослих і навіть літніх мишей.

Професор Кноблох, один із провідних авторів дослідження, резюмує: «Цією роботою ми показуємо, що переорієнтація метаболічних шляхів може безпосередньо впливати на стан активності дорослих аферентних нейронів і, таким чином, на кількість генерованих нових нейронів».

Ці відкриття проливають нове світло на роль клітинного метаболізму в регуляції нейрогенезу. У довгостроковій перспективі ці висновки можуть призвести до потенційних методів лікування таких станів, як депресія або нейродегенеративні захворювання», – підсумовує Жан-Клод Мартіно, співавтор дослідження.

Дивись також

Про це дослідження нейрогенезу новини

автор: Антуан Джино
джерело: Женевський університет
спілкування: Антуан Кіно – Женевський університет
картина: Зображення надано Knobloch Lab – UNIL

Оригінальний пошук: відкритий доступ.
“Метаболізм мітохондріального пірувату регулює активацію дорослих нервових стовбурових клітин у стані спокоюАвтор: Жан-Клод Мартіно та ін. Наука прогресує

підсумок

Метаболізм мітохондріального пірувату регулює активацію дорослих нервових стовбурових клітин у стані спокою

Клітинний метаболізм важливий для поведінки дорослих нервових стовбурових/клітин-попередників (NSPC). Однак його роль у переході від стану спокою до проліферації до кінця не вивчена.

Тут ми показуємо, що мітохондріальний носій пірувату (MPC) відіграє важливу та несподівану роль у цьому процесі. MPC транспортує піруват у мітохондрії та пов’язує клітинний гліколіз із мітохондріальним циклом трикарбонових кислот і окисним фосфорилюванням. Незважаючи на його основну метаболічну функцію, роль MPC у NSPC не розглядалася.

Ми показуємо, що сповільнені NSPC мають активний мітохондріальний метаболізм і експресують високі рівні MPC. Фармакологічне інгібування MPC збільшує аспартат і призводить до активації NSPC.

До того ж, спадковий MPC1 Абляція in vitro та in vivo також активує NSPC, які диференціюються в зрілі нейрони, що призводить до загального посилення нейрогенезу гіпокампа у дорослих і літніх мишей.

Ці результати підкреслюють метаболічну важливість регуляції NSPC і визначають важливий шлях, через який мітохондріальний імпорт пірувату тихо контролює активацію NSPC.