Molekularne podstawy komunikacji układu nerwowego
Komórki glejowe są niezbędne do produkcji mieliny, która izoluje neurony, zapewniając wsparcie troficzne i uczestnicząc w odpowiedzi immunologicznej. Zakłócenia komunikacji pomiędzy neuronami i komórkami glejowymi pojawiają się podczas urazów, w nabytych lub dziedzicznych zaburzeniach neurologicznych oraz wraz ze starzeniem się organizmu. Jednak specyficzny charakter i znaczenie fizjologiczne interakcji pomiędzy neuronami i komórkami glejowymi pozostają w większości nieznane. W ramach finansowanego przez UE projektu CELESTIAL (Identification of molecular pathways underlying activity-dependent neuron-glia communication using in vitro microfluidic systems) postanowiono zbadać mechanizmy molekularne pośredniczące w tych interakcjach komórkowych. Długofalowy plan zakładał opracowanie nowych i wydajniejszych interwencji terapeutycznych w chorobach, gdzie fizjologiczne interakcje między neuronami i komórkami glejowymi były upośledzone. Biorąc pod uwagę, że neurony składają się z trzech głównych części (ciała komórki, procesów neuronalnych i synaps), komórki glejowe mogą wchodzić w interakcje z dowolną z tych części. Prace w ramach projektu CELESTIAL koncentrowały się na interakcjach pomiędzy komórkami glejowymi i neurytami, określanych mianem komunikacji „pozasynaptycznej” w obwodowym układzie nerwowym. Naukowcy opracowali mikrocieczową platformę kokultur dla scharakteryzowania i zbadania roli niesynaptycznych odpowiedzi komórek glejowych po stymulacji aktywności neuronalnej. Ten system hodowli komórkowej ma podwójne przedziały dla oddzielenia neuronalnych ciał komórkowych od neurytów i komórek Schwanna. Dalsza stymulacja elektryczna różnych części neuronalnych umożliwiła naukowcom zbadanie transmisji sygnału, reakcji komórkowych na sygnały neuronalne oraz zachowania mitochondrialnego. Ponadto uczestniczy projektu zbadali uwalnianie neuroprzekaźników po stymulacji elektrycznej i ich rolę w fizjologii komórek Schwanna. W połączeniu z danymi in vivo, wyniki wskazywały na swoiste transmitery neuropeptydów zdolne do modulacji komunikacji pomiędzy neuronami i komórkami Schwanna. Dalsze prace na modelach zwierzęcych doprowadziły do identyfikacji potencjalnie obiecującego genu, który jest regulowany w górę w komórkach Schwanna podczas neuropatii, potencjalnie przyczyniając się do zaobserwowanej upośledzonej aktywności neuronalnej. Podsumowując, prace w ramach projektu CELESTIAL dostarczają podstawowej wiedzy na temat mechanizmów odpowiadających za interakcje pomiędzy neuronami i komórkami glejowymi. Co ważne, dają one możliwości manipulowania konkretnym szlakiem sygnałowym jako interwencją terapeutyczną u ludzi cierpiących na wrodzone neuropatie obwodowe.
Słowa kluczowe
Układ nerwowy, neuron, komórki glejowe, komórki Schwanna, neuroprzekaźniki
