Нейроны, расположенные в головном мозге, связаны между собой сложным образом и устанавливают особые точки связи – синапсы. Всем нейронам для надежного функционирования требуется постоянная среда. Для этого мозг окружен так называемым гематоэнцефалическим барьером. Это гарантирует, например, что баланс питательных веществ всегда остается неизменным и что вредные воздействия не достигают нейронов. Это относится ко всем животным, включая человека. Что касается насекомых, команда под руководством Николь Погодалла и проф. Доктор. Кристиан Клэмбт из Института нейро- и поведенческой биологии Мюнстерского университета (Германия) теперь показал, что в мозгу также есть второй барьер. Здесь глиальные клетки также обеспечивают пространственное разделение различных функциональных отделов, что важно для надежного функционирования нервной системы. Работа опубликована в престижном онлайн-журнале Nature Communications.
Группа исследователей изучила мозг насекомых на примере личинок плодовой мухи (Drosophila melanogaster) и сосредоточилась на роли глиальных клеток. На ранних этапах развития эти клетки помогают создать правильную нейронную сеть, а более поздние глиальные клетки играют важную роль в контроле передачи сигналов между нейронами. У всех беспозвоночных, а также у примитивных позвоночных глиальные клетки также определяют внешнюю границу нервной системы – гематоэнцефалический барьер.
В глубине мозга мух все синапсы расположены в особой области, называемой нейропилем. Нейропиль отделен от зоны, содержащей клеточные тела нейронов, небольшим набором окружающих глиальных клеток, которые были в фокусе Николь Погодалла. Она разработала новый экспериментальный подход – инъекции красителя в мозг живых личинок – и объединила его с экспериментами по удалению конкретных типов клеток, чтобы показать, что эти глиальные клетки на самом деле образуют диффузионный барьер, т.е.е. регулируют распределение молекул.
Поскольку все остальные клеточные барьеры в организме образованы поляризованными клетками, которые имеют "вверх" и "вниз," группа исследователей затем изучила полярность глиальных клеток. Используя расширенный анализ конфокальных изображений, а также работу электронной микроскопии в сочетании с современной молекулярной генетикой, исследователи обнаружили, что окружающие глиальные клетки действительно поляризованы. Они показали, что эта поляризация является функционально важной, поскольку дефекты полярности приводят как к изменению формы клеток, так и вызывают значительный поведенческий фенотип у личинок мух: движение личинок с дефектными или отсутствующими глиальными клетками нарушается, а скорость ползания снижается.
В данной статье группа исследователей также описывает важность внеклеточного матрикса – ткани, лежащей между клетками, мембранных липидов и мембранных белков, а также функцию цитоскелета в формировании формирующих барьер глиальных клеток.