Как в мозгу образуются новые нервные клетки?

резюме: Обнаружив важность клеточного метаболизма в нейрогенезе, исследователи смогли увеличить количество нейронов в мозге взрослых и пожилых мышей.

источник: Женевский университет

Некоторые участки мозга взрослого человека содержат покоящиеся или бездействующие нервные стволовые клетки, которые могут быть реактивированы для образования новых нейронов. Однако переход от покоя к диффузии до сих пор плохо изучен.

Группа под руководством ученых из университетов Женевы (UNIGE) и Лозанны (UNIL) обнаружила важность клеточного метаболизма в этом процессе и определила, как пробудить и реактивировать эти нервные стволовые клетки.

Биологам удалось увеличить количество новых нейронов в мозгу взрослых и даже старых мышей.

Эти открытия, перспективные для лечения нейродегенеративных заболеваний, будут раскрыты в журнале Научные достижения.

Стволовые клетки обладают уникальной способностью постоянно копировать себя и давать начало дифференцированным клеткам с более специализированными функциями. Нервные стволовые клетки (НСК) отвечают за построение мозга во время эмбрионального развития и генерируют все клетки центральной нервной системы, включая нейроны.

Способность образовывать нейроны снижается с возрастом

Удивительно, но CSC сохраняются в определенных областях мозга даже после того, как мозг полностью сформировался, и могут создавать новые нейроны на протяжении всей жизни. Это биологическое явление, называемое взрослым нейрогенезом, важно для определенных функций, таких как процессы обучения и памяти. Однако во взрослом мозге эти стволовые клетки становятся более молчаливыми или «спящими» и имеют сниженную способность к обновлению и дифференцировке.

В результате нейрогенез значительно снижается с возрастом.

Лаборатории Жан-Клода Мартино, почетного профессора кафедры молекулярной и клеточной биологии Колледжа наук UNIGE, и Мэрилин Кноблох, доцента кафедры биомедицинских наук Колледжа биологии и медицины UNIL, выявили метаболический механизм, с помощью которого взрослые НСК выходят из спящего состояния и становятся активными.

«Мы обнаружили, что митохондрии, производящие энергию органеллы внутри клеток, участвуют в регулировании уровня активации взрослых нейронов», — объясняет Франческо Петрелли, научный сотрудник UNIL и соавтор исследования с Валентиной Сканделла.

Особую роль в этой регуляции играет митохондриальный переносчик пирувата (MPC), белковый комплекс, открытый одиннадцать лет назад в группе профессора Мартино. Его активность влияет на метаболический выбор, который может использовать клетка.

Зная метаболические пути, которые отличают активные клетки от спящих, ученые могут разбудить спящие клетки, модулируя митохондриальный метаболизм.

новые горизонты

Биологи ингибировали активность MPC, используя химические ингибиторы или создавая мышей, мутантных для ПДК1ген. Используя эти фармакологические и генетические подходы, ученые смогли активировать спящие НСК и таким образом генерировать новые нейроны в мозгу взрослых и даже старых мышей.

Профессор Кноблох, соавтор исследования, резюмирует: «С помощью этой работы мы показываем, что переориентация метаболических путей может напрямую влиять на состояние активности взрослых афферентных нейронов и, следовательно, на количество генерируемых новых нейронов».

Эти данные проливают новый свет на роль клеточного метаболизма в регуляции нейрогенеза. В долгосрочной перспективе эти результаты могут привести к потенциальным методам лечения таких состояний, как депрессия или нейродегенеративные заболевания», — заключает Жан-Клод Мартино, соавтор исследования.

Смотрите также

Об этом исследовании новостей о нейрогенезе

автор: Антуан Джино
источник: Женевский университет
коммуникация: Антуан Кино — Женевский университет
картина: Изображение предоставлено Knobloch Lab — UNIL

Исходный поиск: открытый доступ.
«Митохондриальный метаболизм пирувата регулирует активацию покоящихся нервных стволовых клеток взрослыхАвтор Жан-Клод Мартино и др. Научные достижения

Резюме

Митохондриальный метаболизм пирувата регулирует активацию покоящихся нервных стволовых клеток взрослых

Клеточный метаболизм важен для поведения взрослых нервных стволовых клеток/клеток-предшественников (NSPC). Однако его роль в переходе от покоя к пролиферации до конца не изучена.

Здесь мы показываем, что митохондриальный переносчик пирувата (MPC) играет важную и неожиданную роль в этом процессе. MPC переносит пируват в митохондрии и связывает клеточный гликолиз с митохондриальным циклом трикарбоновых кислот и окислительным фосфорилированием. Несмотря на его основную метаболическую функцию, роль MPC в NSPC не рассматривалась.

Мы показываем, что покоящиеся NSPC имеют активный митохондриальный метаболизм и экспрессируют высокие уровни MPC. Фармакологическое ингибирование MPC увеличивает содержание аспартата и приводит к активации NSPC.

Более того, наследственное ПДК1 Абляция in vitro и in vivo также активирует NSPC, которые дифференцируются в зрелые нейроны, что приводит к общему усилению нейрогенеза в гиппокампе у взрослых и пожилых мышей.

Эти результаты подчеркивают метаболическую важность регуляции NSPC и определяют важный путь, посредством которого импорт митохондриального пирувата незаметно контролирует активацию NSPC.