Повреждение нерва угнетает функцию неповрежденных нейронов дрозофилы

Повреждения и нейродегенеративные заболевания могут приводить к масштабным изменениям в нервной системе. Однако оставалось непонятным, каким образом возникают изменения в нейронах, соседних с поврежденными, и как изменения передаются по всей нервной системе. Возможное объяснение предлагает группа ученых из Орегонского университета науки и здравоохранения.

В качестве модельного объекта была выбрана дрозофила, которую часто используют для изучения молекулярных механизмов патологий нервной системы. После аксотомии (повреждения аксона) крыла дрозофилы исследователи зафиксировали подавление функции неповрежденных нейронов. Функциональную активность нейронов определяли на основе аксонного транспорта, характеристики которого можно оценить за счет флуоресцентного мечения одного из аксонных грузов (автофагосом, лизосом, синаптических везикул или митохондрий).

Далее исследователи показали, что в распространении повреждений участвует белок dSarm (α/Armadillo/Toll-interleukin receptor homology domain), известный как регулятор дегенерации аксонов. Мутантные по гену dsarm штаммы продемонстрировали восстановление аксонного транспорта в смежных нейронах, в то время как добавление гена на искусственной бактериальной хромосоме (BAC, bacterial artificial chromosome) снова подавляло функцию нейронов.

Известно, что в дегенерации аксонов по пути dSarm важную роль играет TIR домен, ответственный за НАД+ активность Sarm1. Однако мутация в данном домене не привела к восстановлению функции нейронов. Это указывает на то, что влияние Sarm1 на потерю функции неповрежденных нейронов не связано с НАД+ активностью.

Аналог dSarm у нематоды Caenorhabditis elegans — TIR-1 является частью каскадов VGCC (voltage-gated calcium channel)/MAPK-like, поэтому исследователи решили проверить, участвует ли белки данных каскадов в деградации нейронов у дрозофилы. Эксперименты с мутантом cacophony (Cac — VGCC у дрозофилы) показали, что аксоновый транспорт у мутантных штаммов не подавляется, в отличие от дикого типа. Нокаут части генов MAPK-like каскада за счет РНК-интерференции привел к похожим результатам. Это означало, что Cac и MAPK вовлечены в процесс деградации нейронов, смежных с поврежденными.

С помощью РНК-интерференции авторы показали, что в распространение деградации на неповрежденные нейроны вовлечены глиальные белки.

Таким образом, в угнетении активности неповрежденных нейронов важную роль играет глия. Такая «цепная реакция» может существенно повлиять на функционирование нервной системы после травмы или заболевания.