Клетки-«дворники» на неполный рабочий день убирают в нервной системе, когда основные «дворники» умирают

Микроглия — это иммунные клетки центральной нервной системы (ЦНС), которые действуют как «дворники», очищая её от мёртвых клеток и другого мусора. Но когда эти клетки-«дворники» сами умирают, другие клетки микроглии не убирают своих погибших собратьев. Так кто же это делает? Исследователи определили «дворников» для самих «дворников», что объясняет, как нервная система поддерживает оптимальные условия для функционирования.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Микроглия — это фагоциты («клетки-пожиратели»), которые очищают ЦНС от мёртвых или избыточных клеток, обрезают шипики дендритов нейронов и атакуют патогены. Сами клетки микроглии также умирают, а их популяция поддерживается стабильной за счёт рождения новых поколений.

Хотя функции и механизмы активности микроглии хорошо изучены, до сих пор было неизвестно, как организм избавляется от мёртвых клеток микроглии, поскольку они не убирают друг друга. Своевременное удаление мёртвых клеток критически важно — их накопление может нарушить работу ЦНС.

При заболеваниях ЦНС скорость обновления микроглии резко возрастает. В худших случаях до 95% микроглии может погибнуть и заместиться за несколько дней. При этом массивная гибель клеток не приводит к накоплению их остатков или заметной воспалительной реакции. Это указывало на наличие другого механизма очистки.

Чтобы изучить этот механизм, исследователи использовали препарат, проникающий в мозг и ускоряющий гибель клеток микгроглии, так как в норме их оборот составляет около 0.1% в день (или 30% в год), что затрудняет наблюдение.

Учёные проверили основные типы клеток мозга (нейроны, перициты, эндотелиальные клетки, олигодендроциты, астроциты и др.) на способность поглощать остатки микроглии. Оказалось, что эту работу выполняют астроциты — звёздчатые глиальные клетки, которые в норме обеспечивают нейроны питательными веществами, регулируют мозговой кровоток и участвуют в восстановлении после травм. Для них очистка остатков микроглии — это «работа по совместительству».

Процесс поглощения астроцитами остатков мёртвой микроглии облегчается опсонинами (в данном случае белками C4b), которые связываются с поверхностью клеточных остатков, помечая их как объекты для фагоцитоза. Помеченные остатки затем разрушаются с помощью особо эффективного механизма LC3-ассоциированного фагоцитоза (LAP) и далее расщепляются в лизосомах.

Также было обнаружено, что скорость фагоцитоза астроцитами коррелирует со скоростью обновления микроглии как в норме, так и при патологии. Когда что-то идёт не так с уровнем оборота микроглии, активность астроцитов по её очистке соответствующим образом «настраивается».

Следующим шагом, по словам исследователей, будет выяснить, как именно центральная нервная система регулирует эту «настройку» для поддержания оптимальной скорости обновления микроглии.