Neuronaučnici iz Centra za rak Fred Hačinson otkrili su da često zanemarena vrsta moždane ćelije koja se zove glija ima više uloge u funkciji mozga nego što se ranije mislilo.
U časopisu Cell Reports, neuronaučnik Fred Hutch, dr Aakanksha Singhvi, i njen tim izvještavaju da jedna glijalna ćelija koristi različite molekule za komunikaciju sa različitim neuronima. Pažljivo grupisanje ovih molekula osigurava da glijalna ćelija može da vodi poseban „razgovor“ sa svakim neuronom. Preko ovih molekularnih fasilitatora, glia može uticati na to kako neuroni reaguju na znakove okoline kao što su temperatura i miris.
„To je prvi vrlo jasan pokazatelj da će glijalna ćelija staviti specifične molekule na određena kontaktna mesta kako bi regulisala te neurone, na nivou jedne ćelije, sa posledicama na to kako će se životinja ponašati“, rekao je Singhvi, koji je asistent. profesor na Odseku za osnovne nauke na Fredu Haču.
Glijalne ćelije čine otprilike polovinu ćelija u mozgu, ali druga polovina ćelija — neuroni — obično dobijaju najviše pažnje zbog svoje centralne uloge u našim mislima, osećanjima i ponašanju. Manje sjajna od neurona koji bukvalno pulsiraju strujom, glija je izgleda igrala čisto pomoćnu ulogu. Neuronaučnici su ih odbacili kao puki „lepak“ koji pomaže neuronima da se drže zajedno, ili „dadilje“ koje neuronima pružaju opstanak, ali ne i smernice.
Singhvi je jedan od kadrova neuronaučnika koji vode optužbe da ponovo procene važnost glije.
„U poslednjih nekoliko godina, sve više se shvata da glijalne ćelije mogu doprineti mnogim bolestima mozga, od epilepsije do Alchajmerove bolesti“, rekao je Singhvi. „Da bismo imali holističkiju i klinički relevantniju sliku funkcije mozga, moramo se vratiti osnovama i potpunije razumeti kako glija i neuroni rade zajedno.
Da bi otkrio osnovnu biologiju glijalnih ćelija, Singhvi je pomogao u razvoju upotrebe Caenorhabditis elegans, koji su sićušni, providni crvi (takođe zvani nematode). Svaki crv ima potpuno isti broj ćelija, uključujući 302 neurona po životinji i samo 56 glija. Iako se možda čini da imamo malo zajedničkog sa crvima, njihovi neuroni i glija funkcionišu slično našim.
Singhvi i Sneha Rai—prvi autor studije i diplomirani student u Singhvijevoj laboratoriji—usredsredili su se na jednu od ovih glijalnih ćelija zvanih amfidni omotač (AMsh) da vide kako su u interakciji sa senzornim neuronom zvanim AFD, koji oseća temperaturu za C. elegans .
Koristeći mikroskope velike snage za nuliranje pojedinačnih neurona i glije, istraživači su tražili protein nazvan KCC-3 za koji je Singhvi ranije otkrio da pomaže u signalizaciji preko ćelijskih membrana. Istraživači su brzo videli da KCC-3 nije podjednako raspoređen duž membrane glijalne ćelije. Umesto toga, protein se grupiše na jednom mestu duž interfejsa između glijalne ćelije (AMsh) i senzornog neurona (AFD).
„Shvatili smo da se nalazi pored neurona koji oseća temperaturu – ali ne i bilo koji od ostalih – što je u suštini glijalna ćelija koja poznaje pola mikrona [milioniti deo metra] razlike između dva neurona“, rekao je Singhvi.
Tim je otkrio najmanje tri tipa molekularnih klastera koji povezuju AMsh gliju sa različitim senzornim neuronima.
Rej i Singvi su takođe otkrili da iako svaki neuron obavijen AMsh-om oseća drugačiji znak okoline, glijalna ćelija može pomoći u integraciji informacija kroz kola i dozvoliti neuronima unutar jednog senzornog kola (poput temperature) da utiču na funkciju neurona unutar drugog kola ( poput onih koji mirišu na specifične mirise). Na ovaj način, jedna glijalna ćelija može pomoći crvu da odgovori na veću sliku životne sredine umesto da samo pomaže neuronima da prenesu pojedinačne spoljašnje signale.
„Kada razmislite o tome šta je potrebno da bi bila nematoda, to je veoma komplikovano“, rekao je Singhvi.
Šta radi crv kada naiđe na primamljiv miris koji signalizira hranu — baš kada njegovo okruženje počne da se opasno zagreva? Mora da uravnoteži ove različite inpute i donese odluku.
„Crv neće izgoreti — previše je pametan da bi gorio“, rekao je Singhvi.
A podela koju su ona i Rej otkrili verovatno je kritična za sposobnost nematode – ili čoveka – da odmeri važne faktore kao što su toplota i miris, rekla je ona. Ovo omogućava životinji da više strujnih kola radi ispravno u isto vreme bez zbunjivanja unakrsnih veza.
Za moguće primene na zdravlje ljudskog mozga, Singhvi je primetila da je isti protein KCC-3 koji proučava kod nematoda takođe neophodan za funkciju mozga kod ljudi. Poremećaji KCC-3 su povezani sa teškim poremećajem razvoja mozga koji se zove ageneza corpus callosum ili Andermanov sindrom i sa osetljivošću na napade i neurodegeneracijom. Razlike u moždanim krugovima povezane su sa stanjima kao što su autizam, epilepsija i šizofrenija.
„Naš mozak rutinski paralelno obrađuje višestruke unose ili senzorne signale“, rekao je Singhvi. „Naše istraživanje koje pokazuje da glia može biti provod između moždanih kola pomoći će nam da razumemo različite načine na koje se kola mogu poremetiti.“
