Odkryto nowy rodzaj komórek w mózgu

Międzynarodowy zespół badawczy odkrył nowy typ komórek znajdujący się w naszych mózgach. Hybrydowe pod względem składu i funkcji, pomiędzy dwoma znanymi dotychczas typami komórek mózgowych – neuronami i komórkami glejowymi – te komórki są obecne w kilku obszarach mózgu. Jak ustalili naukowcy, wspierają one zdolności zapamiętywania czy kontroli ruchów.

To jedno z tych odkryć, które sprawia, że podręczniki trzeba będzie pisać na nowo. Tym razem te opisujące podstawy neurologii. Odkryte bowiem zostały komórki, o których istnieniu dotąd nie wiedzieliśmy. Rzuca to zupełnie nowe światło na mechanizmy funkcjonowania naszego mózgu.

Opis i rezultaty badań ukazały się na łamach pisma "Nature" (DOI: 10.1038/s41586-023-06502-w).

Tego przełomowego odkrycia dokonali naukowcy z Uniwersytetu w Lozannie oraz Wyss Center. Jak dotąd sądziliśmy, że nasz mózg "skomponowany" jest z dwóch głównych rodzajów komórek: neuronów oraz komórek glejowych. Oczywiście funkcjonowanie jednego z naszych najważniejszych organów zawdzięczamy neuronom, w tym przede wszystkim ich zdolnościom do przetwarzania informacji. W tym kontekście komórki glejowe pełnią na różnych polach funkcję wspierającą: stabilizują funkcje fizjologiczne, zapewniają ochronę jak i zaopatrzenie w energię.

Szczególnie interesujące są pewne konkretne komórki glejowe: astrocyty. Bezpośrednio otaczają one synapsy, czyli miejsca, w których dochodzi do uwolnienia neuroprzekaźników celem dokonania wymiany informacji pomiędzy neuronami. I to właśnie z tego powodu naukowcy do tej pory sądzili, że astrocyty odgrywają pewną rolę w transmisji synaptycznej oraz w przekazywaniu informacji w mózgu. Jednakże uzyskiwane do tej pory rezultaty badań bywały wręcz sprzeczne. O osiągnięcie konsensusu naukowego w tej kwestii było zatem dość trudno.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Okazało się jednak, że brakującym ogniwem jest zupełnie nowy, nieznany dotąd rodzaj komórek. Do odkryć doprowadziły właśnie dokładniejsze badania nad astrocytami. Badaczom zależało na tym, by potwierdzić lub zanegować to, że tak jak neurony, są one w stanie uwalniać neuroprzekaźniki. Badacze najpierw zbadali zawartość molekularną astrocytów. Ich celem było znalezienie śladów mechanizmów niezbędnych do szybkiego wydzielania glutaminianu, głównego neuroprzekaźnika wykorzystywanego przez neurony.

Korzystając z nowoczesnych metod biologii molekularnej, które umożliwiają naukowcom mapowanie profili ekspresji genów w poszczególnych komórkach, zespół zidentyfikował kilka astrocytów wyposażonych we wszystkie mechanizmy niezbędne do pełnienia funkcji zwykle występujących tylko na połączeniach synaptycznych neuronów. Wydawało się, że astrocyty te są w stanie uwolnić glutaminian.

Sprawdzono również to, czy komórki te w ogóle są funkcjonalne, tj. czy są w stanie wydzielać glutaminian w tempie porównywalnym do tego znanego z transmisji synaptycznej. I przy użyciu zaawansowanego obrazowania również i to w oparciu o reakcję astrocytów udało się potwierdzić. Co więcej, zespół odkrył, że glutaminian uwalniany przez nowe komórki hybrydowe rzeczywiście wydaje się mieć wpływ na transmisję synaptyczną i regulację obwodów neuronalnych.

Okazuje się zatem, że te "nowe", hybrydowe komórki modulują aktywność neuronalną a także kontrolują poziom wzbudzenia neuronów. Odgrywają też dużą rolę w procesach zapamiętywania. Stwierdzono również ich powiązanie ze schorzeniami neurologicznymi. Zaburzenie bowiem ich pracy jest np. w stanie przyczynić się do nasilenia objawów epilepsji. A ponadto regulują one funkcjonowanie obwodów mózgowych odpowiedzialnych za nasze poruszanie się. To zaś może okazać się pomocne przy leczeniu chociażby choroby Parkinsona.

Źródło: University of Lausanne, fot. CC0