Детальное картирование показывает, как астроциты изменяются в ходе прогрессирования болезни Альцгеймера.
Астроциты — это звездчатые глиальные клетки в центральной нервной системе, которые поддерживают нейронную функцию, поддерживают гематоэнцефалический барьер и способствуют восстановлению мозга и гомеостазу. Эволюция этих клеток в ходе прогрессирования болезни Альцгеймера (БА) до сих пор плохо изучена, особенно по сравнению с нейронами и другими типами клеток.
Исследователи из Массачусетской больницы общего профиля, Массачусетского центра исследований болезни Альцгеймера, Гарвардской медицинской школы и компании Abbvie Inc. решили заполнить этот пробел в литературе.
В их статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience , представлен один из наиболее подробных на сегодняшний день отчетов о том, как различные субкластеры астроцитов реагируют на болезнь Альцгеймера в разных регионах мозга и на разных стадиях заболевания, что дает ценную информацию о клеточной динамике заболевания.
«Наша недавняя статья появилась в результате растущего понимания того, что, хотя нейроны традиционно находятся на переднем крае исследований болезни Альцгеймера, другие важные клетки мозга, такие как астроциты , остаются недостаточно изученными», — рассказала Medical Xpress Судешна Дас, старший автор статьи.
«Астроциты играют жизненно важную роль в поддержании здоровья и функционирования мозга, однако их участие в болезни Альцгеймера изучено недостаточно. Вдохновленные недавними достижениями в области омикс-технологий, которые значительно расширили наше понимание молекулярных путей, мы стремились глубже изучить роль «аутсайдерских» астроцитов в болезни Альцгеймера».
Основная цель недавнего исследования Дас и ее коллег состояла в том, чтобы понять роль астроцитов в прогрессировании болезни Альцгеймера. Для этого они изучили транскриптомные изменения астроцитов в областях мозга, пораженных болезнью Альцгеймера на разных стадиях заболевания.
«Мы провели обширное исследование с использованием данных одноядерного секвенирования РНК более чем 600 000 ядер из пяти регионов мозга, представляющих стереотипное развитие патологии болезни Альцгеймера», — сказал Дас.
«Они были взяты у 32 доноров, от здоровых лиц контрольной группы до лиц с запущенными нейропатологическими изменениями при болезни Альцгеймера (ADNC). Наш набор данных профилей транскриптомики астроцитов является одним из крупнейших на сегодняшний день».
Используя эти экспериментальные методы, Дас и ее коллеги смогли раскрыть как пространственные, так и временные изменения, влияющие на астроциты на протяжении прогрессирования болезни Альцгеймера. Затем они подтвердили свои выводы с помощью иммуногистохимии, которая позволяет визуализировать белки в тканях, и флуоресцентной гибридизации in situ с использованием RNAScope, метода, который позволяет обнаруживать последовательности РНК в образцах тканей .
«Мы выявили различные субпопуляции астроцитов, демонстрирующие различные реакции в зависимости от области мозга и стадии заболевания», — сказал Дас. «Гомеостатические астроциты, которые поддерживают синаптическую функцию мозга, снизились в областях с развитой нейропатологией AD, тогда как реактивные, связанные с заболеванием астроциты увеличились пропорционально».
Дас и ее коллеги также определили новые «промежуточные» состояния астроцитов, которые, по-видимому, являются переходами между гомеостатическими и реактивными формами астроцитов. Эти промежуточные состояния, по-видимому, сильно различаются в разных областях мозга и на разных стадиях болезни Альцгеймера.
«Исследование также выявило новые астроцитарные состояния: субпопуляция, богатая трофическим фактором, которая снижалась на стадиях патологии, а также субпопуляция «выгоревших» клеток, которая изначально реагировала на патологию, но возвращалась к исходным уровням на конечных стадиях», — сказал Дас. «Это новое состояние намекает на истощенный ответ при хроническом воздействии нейропатологии».
Детальное картирование ответов астроцитов, полученное этой исследовательской группой, способствует пониманию прогрессирования AD. В будущем это может вдохновить на дальнейшие исследования, сосредоточенные на астроцитах при AD, потенциально информируя о разработке новых терапевтических вмешательств.
«С нашими коллегами из AbbVie Inc мы также изучали прогрессирование микроглиальных, эндотелиальных и нейрональных клеток при AD», — добавил Дас. «Нашим следующим шагом будет понимание того, как эти клетки взаимодействуют с другими, вызывая нейродегенерацию AD. С этой целью мы будем использовать пространственную транскриптомику для картирования паттернов экспрессии генов этих клеток in situ в мозговой ткани».
Картографируя паттерны экспрессии генов различных типов клеток в мозговой ткани, Дас и ее коллеги могли бы получить новое представление об их пространственной организации и их связи с AD. В будущих исследованиях они также надеются использовать клеточные или животные модели AD, чтобы определить, могут ли какие-либо молекулярные процессы, которые они идентифицируют, стать терапевтическими целями, помогая продвигать лечение AD.