Мозг включил тормоза

Учёные обнаружили неожиданный механизм восстановления мозга после травмы: клетки-предшественники олигодендроцитов начинают выделять нейропептид CRH — кортикотропин-рилизинг-гормон. Он временно замедляет созревание соседних клеток, помогая им переждать неблагоприятную среду повреждённой ткани. Результаты опубликованы в журнале Cell Reports.

Миелин — изолирующая оболочка нервных волокон. Она ускоряет передачу электрических сигналов, а производят её олигодендроциты. Новые олигодендроциты формируются из клеток-предшественников, которые перемещаются к повреждённым участкам и постепенно созревают. Этот процесс должен быть строго согласован: слишком раннее созревание может оказаться опасным для самих клеток.

Нейропептиды — небольшие белкоподобные молекулы, с помощью которых клетки обмениваются сигналами. В отличие от обычных нейромедиаторов, действующих через точечный контакт между двумя клетками, они выделяются в большом количестве и распространяются по окружающей ткани. CRH хорошо известен как участник стрессовой реакции организма, однако исследователи Clemens Ries, Jan M. Deussing и их коллеги из Института психиатрии Общества Макса Планка изучили его локальную функцию вне классических стрессовых путей.

Учёные использовали генетически модифицированных мышей: клетки, производящие CRH, у таких животных помечались красным флуоресцентным сигналом. После небольших повреждений мозга, имитировавших колотые травмы, такие клетки начали собираться вокруг очага уже примерно через 12 часов. Окрашивание тканей показало, что это были не нейроны, как можно было ожидать, а клетки-предшественники олигодендроцитов — OPC.

Наблюдение продолжалось более четырёх месяцев. В первые дни после травмы отмечалось активное размножение этих клеток, а в последующие недели они превращались в зрелые олигодендроциты. Новые клетки встраивались в восстанавливающуюся ткань, формировали миелиновые оболочки вокруг нервных волокон и сохранялись до конца периода наблюдения.

Затем исследователи искали клетки с рецептором CRHR1 — молекулярным «приёмником» сигнала CRH. Им оказалась отдельная группа соседних OPC. Так обнаружилась система связи: одни клетки выделяют гормон после повреждения, другие принимают его и получают команду не спешить с созреванием.

Когда у мышей отключали производство CRH в клетках-предшественниках или полностью удаляли рецептор CRHR1, клетки созревали значительно быстрее. Но при крупных повреждениях это не помогало: число олигодендроцитов, выживавших надолго, заметно снижалось. Вероятное объяснение — окислительный стресс, то есть избыток химически активных молекул в повреждённой ткани. Временная пауза позволяет клеткам дождаться, пока условия станут менее разрушительными.

Механизм оказался важен не только после травмы. В нормальном развивающемся мозге количество OPC с рецептором CRHR1 увеличивается по мере взросления мышей. У молодых животных без этого рецептора олигодендроциты формировались раньше обычного в белом веществе мозга.

Последствия сохранялись и во взрослом возрасте. Магнитно-резонансная томография показала повышенное общее содержание миелина в нескольких областях мозга, включая мозолистое тело — крупный пучок нервных волокон, соединяющий полушария. Электронная микроскопия выявила более тонкую настройку: у мелких нервных волокон оболочки были толще, а у крупных — необычно тонкими. Значит, CRH участвует не просто в наращивании миелина, а в его распределении в соответствии с размером волокна.

Исследователи подчёркивают: работа не доказывает, что психологический стресс напрямую меняет миелин через этот механизм. Здесь изучались локальные сигналы при физическом повреждении и обычном развитии мозга.

У исследования есть ограничение. В основной модели рецептор CRHR1 удаляли во всём организме, поэтому он исчезал не только из клеток-предшественников, но и из нейронов. Это могло косвенно повлиять на глиальные клетки. В дальнейшем нужны модели, где рецептор отключается исключительно в OPC, а также исследования при заболеваниях, разрушающих миелин.

Работа называлась «Нейропептид CRH предотвращает преждевременную дифференцировку OPC после повреждения центральной нервной системы и на ранних этапах постнатального развития». Авторы: Clemens Ries, Tibor Stark, Benoit Boulat, Torben Ruhwedel, Jan Philipp Delling, Antonio Miralles Infante, Julia T. von Poblotzki, Alessandro Ulivi, Iven-Alex von Mücke-Heim, Simon Chang, Kenji Sakimura, Keiichi Itoi, Dennis B. Nestvogel, Alessio Attardo, Michael Czisch, Klaus-Armin Nave, Wiebke Möbius, Leda Dimou и Jan M. Deussing.