Istraživački tim sa Univerziteta u Lozani (UNIL) i Centra Viss, otkrio je novu vrstu ćelija koja je neophodna za funkciju mozga. Hibridne po sastavu i funkciji, između dva do sada poznata tipa moždanih ćelija — neurona i glijalnih ćelija — ove ćelije novog reda prisutne su u nekoliko regiona mozga kod miševa i ljudi.
Studija objavljena u časopisu Nature pokazuje da ove ćelije promovišu sposobnost pamćenja, kontrolu pokreta mozga i suprotstavljaju nastanak epileptičkih napada.
Neurologija je u velikom preokretu. Dve glavne porodice ćelija koje čine mozak, neurone i glijalne ćelije, tajno su sakrile hibridnu ćeliju, na pola puta između ove dve kategorije. Od kada postoji neuronauka, prepoznato je da mozak funkcioniše prvenstveno zahvaljujući neuronima i njihovoj sposobnosti da brzo razrađuju i prenose informacije kroz svoje mreže.
Da bi ih podržale u ovom zadatku, glijalne ćelije obavljaju niz strukturnih, energetskih i imunoloških funkcija, kao i stabilizuju fiziološke konstante. Neke od ovih glijalnih ćelija, poznatih kao astrociti, intimno okružuju sinapse, tačke kontakta gde se oslobađaju neurotransmiteri da bi preneli informacije između neurona.
Zbog toga su neuronaučnici dugo sugerisali da astrociti mogu imati aktivnu ulogu u sinaptičkom prenosu i učestvovati u obradi informacija. Međutim, studije koje su do sada sprovedene kako bi se to pokazalo imale su kontradiktorne rezultate i još uvek nisu postigle konačan naučni konsenzus.
Identifikovanjem novog tipa ćelije sa karakteristikama astrocita i ekspresijom molekularne mašinerije neophodne za sinaptičku transmisiju, neuronaučnici sa Odeljenja za osnovne neuronauke Biološko-medicinskog fakulteta UNIL-a i Viss centra za bio i neuroinženjering u Ženevi su postavili kraj višegodišnjih kontroverzi.
Da bi potvrdili ili opovrgli hipotezu da astrociti, poput neurona, mogu da oslobađaju neurotransmitere, istraživači su prvo ispitali molekularni sadržaj astrocita koristeći savremene pristupe molekularne biologije. Njihov cilj je bio da pronađu tragove mašinerije neophodne za brzo lučenje glutamata, glavnog neurotransmitera koji koriste neuroni.
„Preciznost koju omogućavaju jednoćelijski pristupi transkriptomiji omogućila nam je da pokažemo prisustvo u ćelijama sa astrocitnim profilom transkripta vezikularnih proteina, VGLUT, zaduženih za popunjavanje neuronskih vezikula specifičnih za oslobađanje glutamata. Ovi transkripti su pronađeni u ćelijama miševa, i očigledno su očuvani u ljudskim ćelijama. Takođe smo identifikovali druge specijalizovane proteine u ovim ćelijama, koji su neophodni za funkciju glutamatergičnih vezikula i njihov kapacitet da brzo komuniciraju sa drugim ćelijama“, kaže Ludovik Teli, docent na UNIL-u, ko-direktor studija.
Zatim su neuronaučnici pokušali da otkriju da li su ove hibridne ćelije funkcionalne, odnosno sposobne da zapravo oslobađaju glutamat brzinom koja je uporediva sa brzinom sinaptičkog prenosa. Da bi to uradio, istraživački tim je koristio naprednu tehniku snimanja koja je mogla da vizualizuje glutamat koji oslobađaju vezikule u moždanim tkivima i kod živih miševa.
„Identifikovali smo podgrupu astrocita koji reaguju na selektivne stimulacije brzim oslobađanjem glutamata, koje se dešavalo u prostorno ograničenim oblastima ovih ćelija koje podsećaju na sinapse“, kaže Andrea Volterra, počasni profesor na UNIL-u i gostujući fakultet u Viss centru, ko-direktor studija.
Pored toga, ovo oslobađanje glutamata utiče na sinaptički prenos i reguliše neuronska kola. Istraživački tim je uspeo da to demonstrira potiskivanjem ekspresije VGLUT-a od strane hibridnih ćelija.
„One su ćelije koje moduliraju neuronsku aktivnost, kontrolišu nivo komunikacije i ekscitacije neurona“, kaže Roberta de Ceglia, prvi autor studije i viši istraživač na UNIL-u. A bez ove funkcionalne mašinerije, studija pokazuje da je dugotrajno potenciranje, neuronski proces uključen u mehanizme pamćenja, narušen i da se utiče na pamćenje miševa.
Implikacije ovog otkrića proširuju se na poremećaje mozga. Specifičnim ometanjem glutamatergičnih astrocita, istraživački tim je pokazao efekte na konsolidaciju pamćenja, ali je takođe primetio veze sa patologijama kao što je epilepsija, čiji su napadi pogoršani. Konačno, studija pokazuje da glutamatergični astrociti takođe imaju ulogu u regulaciji moždanih kola uključenih u kontrolu pokreta i mogu ponuditi terapeutske ciljeve za Parkinsonovu bolest.
„Između neurona i astrocita, sada imamo novu vrstu ćelije pri ruci. Njeno otkriće otvara ogromne perspektive za istraživanje. Naše sledeće studije će istražiti potencijalnu zaštitnu ulogu ove vrste ćelija protiv oštećenja pamćenja kod Alchajmerove bolesti, kao i njegova uloga u drugim regionima i patologijama od onih koje su ovde istražene“, projektuje Andrea Volterra.
