Sygnały molekularne w rozwoju mózgu
Eliminacja połączeń neuronalnych, tzw. przycinanie synaptyczne, to kluczowy proces w funkcjonalnym tworzeniu połączeń w mózgu. Nieprawidłowe przycinanie może prowadzić do chorób neurorozwojowych i neuropsychiatrycznych, takich jak zaburzenia ze spektrum autyzmu czy schizofrenia. Uzyskano niedawno mechanistyczny wgląd w proces przycinania synaptycznego. Okazuje się, że w eliminacji synaps uczestniczą komórki immunologiczne mózgu, zwane mikroglejem. Komórki mikrogleju wykrywają uszkodzenia i utrzymują homeostazę, usuwając poprzez fagocytozę wszelkie niepożądane komórki, ich połączenia lub pozostałości. Zidentyfikowano liczne atraktanty i receptory kierujące komórki mikrogleju do wymaganego miejsca w mózgu. Dotychczas nie znaleziono jednak żadnych molekuł neuronalnych, które mogą odróżniać silne synapsy od słabych. Celem finansowanego przez UE projektu SYNSIGNAL (Molecular signals for synaptic pruning by microglia) było sprawdzenie, jak pewne molekuły kontrolują przycinanie synaptyczne w rozwijającym się mózgu. Aby ułatwić sobie pracę, członkowie konsorcjum stworzyli najpierw system ex vivo do prowadzenia kultur organotypowych fragmentów hipokampa. System ten jest podobny do narządu in vivo z uwzględnieniem tkanki i morfologii mikrogleju. Przy użyciu tego systemu naukowcy zbadali przycinanie synaptyczne i regulacyjny wpływ na ten proces promującej fagocytozę fosfatydyloseryny i hamującego ją kwasu sialowego. Ich obserwacje wskazały na rolę kwasu sialowego w utrzymaniu synaps, jak również w molekularnej regulacji ich przycinania podczas rozwoju układu nerwowego. Aby wyjaśnić rolę fosfatydyloseryny, członkowie konsorcjum badali myszy pozbawione enzymu, który eksponuje fosfatydyloserynę na powierzchni komórki. Odkryli, że fosfatydyloseryna odgrywa pewną rolę w obrocie synaptycznym i może pomóc w eliminowaniu niepożądanych synaps. Identyfikacja molekularnej komunikacji między neuronami a synapsami poprzez sygnały fagocytarne dostarcza bezprecedensowej wiedzy o synaptycznym procesie przycinania. Zważywszy, że nieprawidłowe przycinanie związane jest z patologiami neurorozwojowymi, informacje pozyskane w ramach projektu SYNSIGNAL pomogą wyjaśnić te zaburzenia i stworzyć nowe metody ich leczenia.
Słowa kluczowe
Przycinanie synaptyczne, mikroglej, synapsa, fosfatydyloseryna, kwas sialowy
