Науковці виявили два функціонально різні типи астроцитів

Дослідники ідентифікували в мозку мишей дві субпопуляції астроцитів — клітини з маркером CD51 і без нього, які відрізняються будовою, кальцієвою активністю, розвитком та впливом на нейронні мережі. Про результати дослідження повідомляє Nature.

Астроцити є найчисельнішим видом гліальних клітин центральної нервової системи. Вони беруть участь у передачі сигналів між нейронами, формуванні синапсів, підтримці метаболізму та роботі гематоенцефалічного бар’єра. Раніше молекулярну неоднорідність астроцитів уже фіксували, однак їхні функціональні відмінності в активних нейронних мережах залишалися недостатньо з’ясованими.

Маркер CD51 у різних ділянках мозку

Автори створили лінію мишей, що дала змогу вибірково позначати астроцити, які експресують CD51 — субодиницю інтегрину αV, кодовану геном Itgav. У восьмитижневих мишей CD51-позитивні клітини становили приблизно 19% астроцитів гіпокампа, 13% — нюхової цибулини та 38% — кори головного мозку.

У корі CD51-позитивні астроцити мали складнішу морфологію і вищу спонтанну кальцієву активність, ніж CD51-негативні. У гіпокампі спостерігали протилежну картину: CD51-позитивні клітини були менш складними за будовою, а вищу спонтанну кальцієву активність демонстрували CD51-негативні астроцити.

Відмінності під час розвитку

У корі частка CD51-позитивних астроцитів поступово збільшувалася після народження мишей і сягала близько 40% на 21-й день розвитку. Експерименти з маркуванням клітин, що діляться, показали: CD51-негативні астроцити активно проліферували в перший день після народження, тоді як у CD51-позитивних посилений поділ відбувався між 7-м і 21-м днями.

Дослідники також встановили, що транскрипційний фактор NFIA впливає на формування CD51-позитивних астроцитів. Після індукованого видалення гена Nfia частка таких клітин у корі на 28-й день була істотно меншою, ніж у контрольних тварин. Штучна стимуляція активності збуджувальних нейронів у період від 7-го до 21-го дня не змінила співвідношення двох субпопуляцій.

Зв’язок із формуванням синапсів

Аналіз РНК астроцитів із кори й гіпокампа виявив у CD51-позитивних клітинах окремий профіль експресії генів. У корі в цій популяції були збагачені гени, пов’язані із синаптичною функцією, збиранням синапсів та взаємодією з нейронами, зокрема представники родини гліпіканів.

У подальших дослідах активація CD51-позитивних астроцитів у корі була пов’язана зі збільшенням щільності синапсів і частоти спонтанних збуджувальних та гальмівних постсинаптичних струмів у нейронах. Активація CD51-негативних астроцитів такого ефекту не показала. Автори роботи розглядають ці результати як пряме свідчення існування функціонально різних підтипів астроцитів у нейронних мережах.