Активизация иммунных клеток в головном мозге может помочь в лечении болезни Альцгеймера, эпилепсии, аутизма и вирусных инфекций
В головном мозге человека есть иммунные клетки, называемые микроглиями, которые можно представить себе в виде осьминога. Каждый час микроглия выпускает «щупальца» в окружающее пространство, как бы «прощупывая» его. Раньше считалось, что такое поведение клетки – это поиск очага инфекции или травмы. Но такие «ситуации» случаются в пространстве головного мозга нечасто, а микроглии «бодрствуют» в поисках повреждений сутки напролет. Чрезмерная активность клеток подтолкнула ученых из Института Гладстона (Сан-Франциско, США) к теории о том, что у иммунных клеток должна быть особая, более «приземленная», но тем не менее важная функция, которая и была найдена в результате их исследований.
В Институте Гладстона проводят исследования, связанные с изучением и поиском лекарств от неврологических заболеваний. И опыты с микроглиями не стали исключением. Ученые смогли показать, что эти клетки выполняют важную каждодневную функцию – предотвращают судорожную активность (гипервозбудимость) мозга. Именно повышенная возбудимость является признаком многих неврологических расстройств – болезни Альцгеймера, эпилепсии и аутизма.
Чтобы понять, почему клетки иммунной системы в головном мозге постоянно двигаются, для начала пришлось их заморозить. Хотя даже для поиска такой возможности понадобилось немало времени – почти 10 лет исследований. Наконец у одного из подобных грызунов удалось добиться нужного результата – микроглии оставались живыми клетками иммунной системы, но они больше не могли выпускать «щупальца», то есть, сканировать мозг. Поначалу подопытная мышь вела себя нормально, но вскоре у нее стали случаться спонтанные припадки. Это подтвердило теорию о том, что наблюдательная деятельность микроглий состоит в том, чтобы найти и подавить судорожную активность.
Размышления о том, почему клеткам нужно все время двигаться, позволили сделать еще одно предположение. Быть может, микроглии должны оставаться настороже 24 часа в сутки, поскольку подавление припадков является постоянной необходимостью для мозга.
С помощью методов микроскопии и анализа изображений ученые обнаружили, что ни одна микроглия не разрастается спонтанно. Иммунная клетка в первую очередь «общается» с активными нейронами, а неактивным в данный момент нейронам уделяется меньше внимания. Если при этом микроглия касалась активного нейрона, его активность дальше не увеличивалась. Получается микроглия как бы «понимает», активность какого нейрона нужно остановить, чтобы он не спровоцировал припадок.
Если микроглии «застывали», активность нейронов продолжала расти. Так ученые пришли к выводу, что основная функция этих иммунных клеток в головном мозге – это поддержание нейронной активности в пределах нормы во избежание чрезмерной возбудимости.
Для чего можно использовать эту информацию? Гиперактивный мозг одновременно активизирует слишком большое количество нейронов. Этот процесс еще называют гиперсинхронией, и вследствие него у людей случаются спонтанные припадки. Гипервозбудимость мозга наблюдается у пациентов с эпилепсией и при некоторых других состояниях. Проведенное исследование может стать основой нового способа лечения заболеваний, вызванных повышенной возбудимостью головного мозга.
Теперь ученые понимают, что многие заболевания головного мозга могут быть вызваны потерей способности микроглий исследовать мозг. На созданной модели ученые будут изучать, как вследствие нарушения своих функций микроглии теряют контроль над активностью головного мозга. Как следствие, в нем происходят воспалительные процессы, и человек теряет когнитивные функции. Это случается не только при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз и расстройствах аутистического спектра, но и при заражении мозга вирусами, в том числе и COVID-19.
Фактически, гиперактивность мозга можно будет обратить вспять, используя фармакологические активаторы, которые заставят микроглии удлинять свои «щупальца». Сейчас команда исследователей проверяет любые возможные положительные эффекты на разных моделях болезней. Так, открыв загадку постоянного движения микроглий, ученые приблизились к лечению серьезных заболеваний мозга.