Астроцитарный канальный белок стимулирует дыхание у мышей при нехватке кислорода

Даже временное падение уровня кислорода может быть критичным для клеток мозга, поэтому он оснащен кислородными сенсорами. В исследовании, опубликованном в Current Biology, ученые из Японии и США сообщают об открытии нового кислородного сенсора в мозге мышей.

При кислородном голодании клетки начинают умирать, и первыми страдают самые активные потребители кислорода, такие как клетки мозга. В ответ мозг должен быстро среагировать, чтобы заставить тело дышать чаще.

Астроциты — вспомогательные клетки, которые частично модулируют активность нейронов, ответственных за дыхание, — реагируют на низкий уровень кислорода высокой экспрессией белка TRPA1. При недостатке кислорода в мозге эта экспрессия на поверхности астроцитов индуцирует секрецию глиотрансмиттеров, которые вызывают нейрональную модуляцию дыхания.

«Многие исследования за последнее десятилетие указывали, что астроциты действуют как кислородные сенсоры, но мы мало знаем о фактических молекулярных изменениях, которые происходят», — поясняет автор-корреспондент Ясуо Мори.

Хотя астроциты расположены в центральной нервной системе, они отличаются от нейронов тем, что реагируют на повреждение нейронов и обеспечивают систему поддержки для нейронов и синаптических связей.

«Ранее мы обнаружили, что белки TRPA1 могут чувствовать гипоксию и гипероксию в периферических нейронах», — продолжает Мори, объясняя решение команды исследовать, выполняют ли они аналогичную функцию в астроцитах.

«Интересно, что секвестрация TRPA1 может происходить только в присутствии кислорода при нормальном или избыточном уровне; при гипоксии активность пролилгидроксилазы подавляется, и TRPA1 экспрессируется на поверхности астроцита, а не в цитоплазме».

Оказавшись на плазматической мембране, TRPA1 позволяет астроцитам накапливать ионы кальция, что заставляет клетки секретировать АТФ, тем самым модулируя дыхательные нейроны. Показано, что это помогает большему количеству мышей дышать.

Как только уровень кислорода восстанавливается, восстанавливается и активность пролилгидроксилазы, возвращая TRPA1 с мембраны в цитоплазму.

«Хотя функции клеток мозга, по-видимому, зависят от их расположения в мозге, мы отмечаем, что другие клетки мозга будут использовать разные механизмы для восстановления уровня кислорода», — заключает Накао.