Описаны астроциты, участвующие в глутаматергической передаче сигнала

Предположения об участии астроцитов в передаче сигналов в ЦНС выдвигались давно, однако экспериментальных данных, которые бы однозначно их подтверждали, долгое время не было в руках ученых. Авторы статьи, опубликованной в Nature, охарактеризовали девять популяций астроцитов в гиппокампе, которые осуществляют экзоцитоз глутамата и вовлечены в передачу сигналов с его участием.

Ученые использовали имеющиеся данные секвенирования РНК единичных клеток и секвенирования РНК единичных клеточных ядер для мозга мыши. В обоих датасетах были представлены клетки гиппокампа, в том числе и астроциты. Анализ транскриптомных данных позволил разбить клетки гиппокампа на 15 кластеров, которые соответствовали основным типам клеток в гиппокампе. Астроциты образуют 9 отдельных групп. В одной из них присутствовали астроциты, активно экспрессирующие гены, связанные с кальций-зависимой синаптической передачей сигнала, высвобождением содержимого синаптических везикул и секрецией глутамата. Таким образом, была выявлена группа астроцитов, в которых экспрессируются гены, активные, как было принято считать, только в нейронах. Наличие в гиппокампе астроцитов, синтезирующих нейрональные мРНК, было дополнительно подтверждено с помощью флуоресцентной гибридизации in situ. Они также были визуализированы с помощью двухфотонной микроскопии. Визуализация показала, что в гиппокампе есть астроциты, которые выделяют глутамат посредством кальций-зависимого экзоцитоза и с его помощью участвуют в передаче сигнала.

Далее выяснилось, что высвобождение глутамата происходит в строго определенной области астроцита, а на высвобождение астроцитами глутамата реагируют только астроциты. Таким образом, посредством глутамата происходит передача сигнала между астроцитами. Необходимость экзоцитоза для выделения глутамата была также продемонстрирована на мышах, у которых в астроцитах отсутствует везикулярный переносчик глутамата VGLUT1: без этого белка нормальный экзоцитоз глутамата не происходил. На физиологическом уровне делеция VGLUT1 приводит к нарушениям в долговременной потенциации и формировании памяти. Кроме того, нормальное функционирование глутаматергических астроцитов противодействует эпилептическим припадкам.

Глутаматергические астроциты также были выявлены в черной субстанции, причем для их функционирования необходима другая изоформа VGLUT1 — VGLUT2. Как и в случае гиппокампа, нокаут VGLUT2 приводил к существенным сбоям в функционировании астроцитов и черной субстанции в целом. Авторы работы предполагают, что глутаматергические астроциты черной субстанции могут стать потенциальной мишенью терапии болезни Паркинсона.

В грудном молоке выявлены три новых типа клеток