Позвонить
+7 812 701 03 30


Закажите обратный звонок

Адреса центров:

пр. Сизова, 21 ул. Марата, 14

График работы:

с 9:00 до 21:00
ежедневно
Свяжитесь с нами:
35

ПЕРИНЕЙРОНАЛЬНЫЕ СЕТИ МОЗГА или ЧТО ОКРУЖАЕТ НЕЙРОНЫ?

Поиск новых методов лечения эпилепсии. Как разрушение перинейрональных сетей приводит к возникновению судорожных припадков, развитию нейродегенеративных заболеваний и когнитивных нарушений?

Если о клетках мозга (нейронах) современные наука и медицина накопили уже достаточно много знаний, то о пространстве вокруг клеток и между ними – знаний существенно меньше.  В частности, тело и начальные участки дендритов снаружи клетки опоясывает сетчатая структура, называемая перинейрональной сетью, микроструктура которой практически не изучена! Известно лишь, что основная функция этой сети связана с ограничением синаптической пластичности.

Впервые описал перинейрональные сети на поверхности нейронов коры головного мозга кролика — итальянский ученый Камилло Гольджи в 1893 году, предположив это «своего рода корсет из нейрокератина, который препятствует прохождению тока от клетки к клетке». Особо его «находку» в научном сообществе никто не воспринял, высокопоставленные и глубокоуважаемые оппоненты посчитали ее всего лишь артефактом, полученным от коагуляции внеклеточной жидкости. Таким образом интерес к новой структуре моментально угас и о ней попросту забыли на долгое время. Но биология на месте не стоит, методики визуализации и окрашивания совершенствовались. Спустя годы интерес вернулся и за последние годы мировая наука накопила внушительный «чемодан» знаний о молекулах – компонентах перинейрональной сети и их основных функциях. Но микроструктура все еще изучается.

Что уже известно ученым о перинейрональной сети?

Она регулирует ряд функций синапса, и ее структура меняется в случаях:

  • при эпилепсии разрушаются перинейрональные сети;
  • при посттравматическом синдроме увеличивается экспрессия (синтез белка, считанного с ДНК) компонентов перинейрональной сети;
  • при ряде психиатрических заболеваний (в частности шизофрении) уменьшается количество перинейрональных сетей в зонах, которые связаны с патофизиологией заболевания, и изменяется экспрессия компонентов сети.

Именно поэтому большинство научных сообществ по всему миру сегодня считает изучение структуры перинейрональной сети – актуальной и перспективной областью, которая поможет понять механизмы многих нейродегенеративных патологий и когнитивных нарушений.

Что такое и «с чем едят» перинейрональные сети?

Перинейрональная сеть — это сетчатая (матричная) структура, окружающая определенные нейроны в головном и спинном мозге, плотно переплетенная с синаптическими контактами на теле и проксимальных дендритах нейронов. Перинейрональные сети находят в зрительной коре, соматосенсорной коре, в глубоких ядрах мозжечка, черной субстанции, гиппокампе, а также в спинном мозге.

Почему именно там? Потому что эти сети, в основном, окружают тормозные ГАМК-ергические (ГАМЛ: γ-аминомасляная кислота, тормозной медиатор) интернейроны, содержащиеся именно в данных зонах. Но исследования по поводу того, какие именно нейроны окружены перинейрональными сетями, и в каких пропорциях они окружают нейроны во всех зонах мозга, еще ведутся. В частности, в данном направлении активно работает совместная научно-исследовательская группа Института фундаментальной медицины и биологии в Казани (Россия) и Центра нейронаук в Хельсинки (Финляндия).

Формируются перинейрональные сети во время раннего постнатального развития (период после рождения) ближе к концу критического периода (период, когда нервная система особенно чувствительна к определенным стимулам окружающей среды). Самый интересный факт про перинейрональные сети — это то, что они ограничивают синаптическую пластичность. Синаптическая пластичность — способность нейронных связей перестраиваться в ответ на стимулы окружающей среды и сенсорный опыт (информация, воспринятая через органы чувств). Пластичность играет важную роль в уточнении связей во время развития. Во взрослом состоянии пластичность снижается, но способность не пропадает полностью, нейронные связи продолжают реагировать на опыт, возраст или травмы.

Например, фермент хондроитиназа ABC способен разрушить перинейрональные сети. Подобное ферментативное разрушение приводит к облегчению синаптической пластичности у взрослых животных. Исследования на линии мышей с болезнью Альцгеймера, у которых была стойкая потеря памяти об объекте в течение трех месяцев, показали, что после введения им фермента память восстановилась до нормального уровня. При этом если генетически ослабить у таких мышей перинейрональные сети, то начало потери памяти задерживается на несколько недель.

Ученые все «глубже копают» в структуру перинейрональных сетей. И приходят к интересным выводам, например, определенные синапсы окружены более плотно и им сложнее перестраиваться, что возможно является одним из механизмов долговременной памяти; полярные и неполярные ячейки матричной сети по-разному «окутывают» нейроны, что по-разному действует на синаптическую пластичность и процессы памяти и обучения. Накопленные данные на микроструктурном уровне в перинейрональных сетях при различных патологиях и состояниях (эпилепсия, шизофрения, посттравматический синдром, нейродегенеративные заболевания и физиологическое старение) позволят применить их для разгадки патогенеза заболеваний и разработке новых методов лечения.

В ноябре 2018 года также проявились и американские исследователи: команда доктора Harald Sontheimer (Virginia Tech Carilion Research Institute, США) представила данные собственного нового исследования перинейрональных сетей. Объектом их изучения стали судорожные припадки вторичной этиологии, являющиеся распространенным симптомом у людей с опухолями головного мозга.

Исследование на мышиной модели с эпилепсией, вызванной глиобластомой, показало, что клетки злокачественных новообразований головного мозга вырабатывают глютамат (химическое вещество, которое нервные клетки используют для передачи сигналов, а в чрезмерных количествах – для уничтожения здоровых соседей). Другой нейротрансмиттер GABA препятствует бесконечному отправлению электрических импульсов нейронами. Без GABA головной мозг приходит в состояние сильного возбуждения, что может вызвать судороги. Помимо глютамата, опухоль также производит MMP (тип фермента, который разрушает окружающий внеклеточный матрикс). Данный фермент также атакует перинейрональные сети, которые главным образом находятся вокруг нейронов, вырабатывающих GABA.

Ученые установили, что с помощью перинейрональных сетей GABA-эргические нейроны посылают ингибирующие импульсы намного быстрее. Без перинейрональных сетей ингибирующие нейроны действуют слишком медленно, что приводит к возникновению судорожного припадка. Ученые использовали MMP в исследовании здорового головного мозга и пришли к выводу, что даже без вреда, который наносят нейронам клетки злокачественных новообразований, разрушение окружающих перинейрональных сетей может вызвать судороги.

Работа по изучению механизма воздействия перинейрональных сетей на другие типы эпилепсии продолжается, в прицеле ученых эпилептические состояния, причиной которых могут стать черепно-мозговые травмы и инфекции головного мозга. Если ученым удастся подтвердить гипотезу о том, что перинейрональные сети ответственны за другие формы приобретенной эпилепсии, то ингибитор фермента может стать потенциальным методом лечения. Но уже сейчас результаты этого исследования называют «открытием тысячелетия» и «разгадкой тайны мозга», не считая более скромных эпитетов в виде «отгадка к 125 летней загадке неврологии».

Читайте о также о том, как яд паука способен затормозить гибель нейронов головного мозга на нашем сайте.

Источники: Биомолекула / А что же окружает нейроны?

Wiley Online Library / Perineuronal net degradation in epilepsy

Nature Communications / Perineuronal nets decrease membrane capacitance of peritumoral fast spiking interneurons in a model of epilepsy

FierceBiotech /  Solving a century-old neuroscience puzzle may lead to epilepsy therapy

Наверх