Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Биомолтекст2020
  • vsh25
  • Vitacoin

Как избавиться от старых митохондрий

Некоторые нейроны прибегают к помощи астроцитов

LifeSciencesToday по материалам UC San Diego (Getting Rid of Old Mitochondria)
и Johns Hopkins Medicine (Neurons Get Their Neighbors To Take Out Their Trash).

В науке широко признано, что клетки сами разрушают и перерабатывают свои старые или поврежденные органеллы, но недавно ученые Школы медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California, San Diego School of Medicine), Школы медицины Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University School of Medicine) и Института Кеннеди Кригера (Kennedy Krieger Institute) подвергли правильность этого положения обоснованному сомнению, продемонстрировав, что некоторые нейроны передают функцию утилизации ненужных им митохондрий – крошечных внутриклеточных энергетических станций – клеткам глии, известным как астроциты.

Подтверждающие их выводы данные, опубликованные в раннем онлайн издании PNAS (Davis et al., Transcellular degradation of axonal mitochondria), предполагают необходимость пересмотра некоторых из основ биологии. Но они имеют и практическое значение, углубляя понимание многих нейродегенеративных заболеваний и метаболических расстройств и открывая путь к усовершенствованию методов их лечения.

«Это подвергает сомнению общепринятый постулат, что клетки обязательно сами разрушают свои органеллы. Мы пока не знаем, насколько этот процесс генерализован, если рассматривать мозг в целом, но наша работа предполагает его вероятную широкую распространенность», – говорит один из ведущих соавторов исследования Марк Эллисман (Mark Ellisman), PhD, заслуженный профессор неврологии, директор Национального научно-исследовательского центра микроскопии и визуализации (National Center for Microscopy and Imaging Research) UC San Diego.

«Открытие стандартного процесса передачи мусора от нейронов к глии, по всей вероятности, будет очень важно для понимания возрастного снижения функций головного мозга и нейродегенеративных или метаболических заболеваний», – комментирует результаты исследования другой его ведущий соавтор Николас Марш-Армстронг (Nicholas Marsh-Armstrong), PhD, невролог из Университета Джонса Хопкинса и Института Кеннеди Кригера. «Мы ожидаем, что оно окажет значительное влияние и на другие области биомедицины».

Ученые сосредоточили свое внимание на аксонах ганглионарных клеток сетчатки – нейронов, передающих визуальную информацию от глаза к головному мозгу. Стимулом к проведению этого исследования стали наблюдения, сделанные доктором Марш-Армстронгом в ходе изучения мышиной модели глаукомы, о том, что белковые продукты из сетчатки накапливаются в головке зрительного нерва непосредственно за глазом.

Реконструкция данных электронной микроскопии, показывающая часть ганглиозной клетки сетчатки (синяя) в головке зрительного нерва нормальной здоровой мыши. Две ее выпуклости заполнены митохондриями (красные). Ученые считают, что это – один из этапов процесса выведения митохондрий для дальнейшего их разрушения соседними астроцитами. (Фото: Keun-Young Kim/PNAS)

Используя передовые методы микроскопии и молекулярные методики, разработанные в лабораториях Эллисмана и Марш-Армстронга, исследователи установили, что поврежденные митохондрии ганглионарных клеток сетчатки собираются у головки оптического нерва – там, где аксоны ганглионарных клеток выходят из глаза, образуя идущий к мозгу зрительный нерв. Эти митохондрии поглощаются и разрушаются соседними астроцитами – самыми распространенных глиальными клетками нервной системы позвоночных и единственными клетками, связывающими нейроны головного мозга с кровью.

Зрительный нерв и сетчатка мыши, ответственные за передачу информации от глаза к головному мозгу. Ткань окрашена флуоресцентными веществами, показывающими распределение астроцитов (желтые), аксонов ганглионарных клеток сетчатки (фиолетовые), миелина (зеленый) и ядер клеток (голубой). Аксоны ганглионарных клеток сетчатки передают митохондрии близлежащим астроцитам в головке зрительного нерва позади сетчатки. Астроциты разрушают эти митохондрии в процессе, названном трансмитофагией. (Фото: Mark Ellisman, NCMIR, UC San Diego)

Это открытие опровергает общепризнанную аксиому, что все клетки сами изолируют, разрушают и удаляют поврежденные молекулы и органеллы – процесс, известный как  аутофагия (в переводе с греческого «самопоедание»). Если в этот процесс вовлечены митохондрии, он называется митофагией. Процесс, описанный Марш-Армстронгом, Эллисманом и их коллегами, назван трансмитофагией (transmitophagy).

Однако многие вопросы, связанные с этим удивительным открытием, пока остаются без ответа. Например, происходят ли митохондрии, перемещаемые к головке зрительного нерва, только из популяции, находящейся в длинных проводящих нервных волокнах, идущих от глаза к мозгу, или какие-то митохондрий активно транспортируются из самой сетчатки?

По мнению доктора Эллисмана, результаты этого исследования углубят понимание – и, возможно, в конечном итоге, усовершенствуют лечение – целого ряда заболеваний.

«Митохондрии играют важную роль в здоровье аксонов, совершенно необходимых для взаимодействия нейронов и передачи информации. Дальнейшее изучения того, что происходит в процессе трансмитофагии и вносят ли нарушения в этом явлении вклад в развитие нейрональных дисфункций или заболеваний, должно стать приоритетным направлением исследований», – считает ученый.

Значение результатов этого исследования выходит далеко за рамки зрительного нерва, так как накопление внутри клеток «мусора» вызывает нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера и боковой амиотрофический склероз, говорит доктор Марш-Армстронг. «Показав существование этого альтернативного вида утилизации, мы открыли другим путь к изучению того, могут ли подобные процессы происходить с другими типами клеток или с другими, помимо митохондрий, клеточными компонентами».

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
24.06.2014

Читать статьи по темам:

митохондрии нейроны Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

GDNF – новая мишень для лечения паркинсонизма

Эндогенные нейротрофические факторы, вырабатываемые самим организмом, в том числе глиальный нейротрофический фактор (GDNF), способствуют выживанию нервных клеток при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Паркинсона.

читать

Антиоксидант против рассеянного склероза

Разработанный больше 10 лет назад антиоксидант MitoQ значительно облегчает симптомы мышиной модели рассеянного склероза.

читать

Найден виновник болезни Паркинсона?

У пациентов с болезнью Паркинсона мутации в гене Fbxo7 нарушают процесс митофагии, приводя к накоплению дисфункциональных митохондрий. Этим можно объяснить, по крайней мере, частично, гибель клеток головного мозга.

читать

С чего начинается Альцгеймер?

Ученые Каролинского института впервые показали, как важные органеллы нервной клетки, участвующие в ее энергетическом обмене, функционируют на ранней стадии болезни Альцгеймера.

читать

Нейродегенеративные заболевания: еще одна мишень

Блокирование взаимодействия одного из ферментов может противостоять разрушению нейронов, связанному с нейродегенеративными заболеваниями, и стать новой потенциальной мишенью при разработке лекарственных препаратов.

читать