Открытие показывает влияние рождения на поддержание нервных стволовых клеток
Исследовательская группа из Университета города Нагоя выяснила значение рождения для сохранения нейральных стволовых клеток (НСК). Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances .
Рождение — одно из самых значимых событий в жизни животных. Переход из внутриутробной во внеутробную среду вызывает у особей различные метаболические изменения. Несмотря на свою значимость, роль рождения в процессе развития остается не до конца изученной.
В мозге взрослого млекопитающего НСК сохраняются в желудочковой-субвентрикулярной зоне (V-SVZ), где они продолжают генерировать новые нейроны. Большинство постнатальных НСК поддерживаются в состоянии покоя, что обеспечивает их долгосрочное поддержание.
В различных тканях метаболические профили ниши стволовых клеток и самих стволовых клеток играют решающую роль в определении того, остаются ли клетки в состоянии покоя или переходят в активное, дифференцированное состояние. Однако то, как метаболические изменения, связанные с рождением, влияют на судьбу стволовых клеток тканей, особенно НСК, в значительной степени неизвестно.
Группа Казунобу Савамото сосредоточилась на метаболических изменениях в радиальной глии (РГ), эмбриональных нервных стволовых клетках. Исследователи провели метаболомику и секвенирование РНК отдельных клеток в V-SVZ доношенных и недоношенных мышей.
Они обнаружили, что нормальные срочные роды приводят к тому, что РГ переходит в состояние покоя, что влечет за собой изменение метаболизма глутамина в результате повышенной экспрессии Glul — гена, кодирующего фермент, который превращает глутамат в глутамин.
Важно отметить, что они обнаружили, что этот клеточный процесс нарушается при преждевременных родах.
Постнатальная нервная стволовая клетка (NSC) в желудочковой-субвентрикулярной зоне. Большинство постнатальных NSC поддерживаются в состоянии покоя, что позволяет поддерживать их в течение длительного времени. Для того чтобы постнатальные NSC приобрели состояние покоя, необходимы вызванные рождением изменения в метаболизме глутамина. Кредит: Высшая школа медицинских наук Университета города Нагоя
«Чтобы понять роль рождения в поддержании покоя НСК, мы оценили влияние преждевременных родов на постнатальный нейрогенез», — сказал Савамото, профессор Университета города Нагоя и Национального института физиологических наук.
Затем группа гистологически проанализировала изменения нейрогенной активности RG. Они показали, что RG временно переходит в нейрогенное состояние через сигнализацию mTORC1 у недоношенных мышей. Однако они также обнаружили, что нейрогенез на стадии молодого взрослого человека был снижен из-за истощения пула NSC у недоношенных мышей.
Кроме того, они проанализировали образцы человеческого мозга, полученные при аутопсии, и обнаружили, что постнатальный нейрогенез в V-SVZ снижается при преждевременных родах не только у мышей, но и у людей.
«Учитывая, что постнатальный нейрогенез играет важную роль в развитии и пластичности мозга у людей, снижение постнатального нейрогенеза может быть причиной худших исходов неврологического развития у недоношенных детей», — сказал Коя Кавасэ, врач-педиатр из больницы при Университете города Нагоя.
Наконец, чтобы изучить роль вызванной рождением активации Glul в RG, они создали Glul-нокдаун и -сверхэкспрессирующие лентивирусы и заразили ими RG in vivo. Их эксперименты показали, что достаточная активация Glul в RG в подходящее время рождения имеет решающее значение для поддержания покоящихся НСК.
«Мы раскрыли значение рождения для поддержания покоя НСК. Учитывая, что метаболизм глутамина также регулирует функции стволовых клеток тканей , отличных от НСК, наши результаты расширяют наше понимание ключевой роли рождения в гомеостазе тканей и регенеративных возможностях», — сказал Савамото.
Помимо Казунобу Савамото и Кои Кавасе, соавторами данной исследовательской статьи являются исследователи из Университета города Нагоя, Национального института физиологических наук, Университета Киндай, Копенгагенского университета, Детской национальной больницы и Национального института передовой промышленной науки и технологий.