Биология

Человеческая микроглия получила раннюю специализацию

Человеческая микроглия получила раннюю специализацию

Laura Kracht, Malte Borggrewe, Sharon Eskandar, Susanne Kooistra, Bart Eggen, UMCG, University of Groningen

Исследователи составили детальное описание того, как меняются строение и функции клеток микроглии и их предшественниц в мозге человека до рождения, сообщается в Science. Выяснилось, что свойства, характерные для клеток иммунной системы, они приобретают между девятой и восемнадцатой неделями внутриутробного развития. Вероятно, это одна из причин, по которой центральная нервная система плода особенно чувствительна к неблагоприятным воздействиям в этот период.

Микроглия — один из типов иммунных клеток в головном мозге. Они не только борются с инфекциями (поскольку мозг окружен гематоэнцефалическим барьером, большинство возбудителей заболеваний просто в него не попадает), но и выполняет ряд других функций. Например, у взрослых мышей микроглия утилизирует тела погибших нейронов и их короткие отростки, в то время как переработкой длинных удаленных от тела клетки отростков занимаются астроциты. При внутриутробном развитии микроглия одной из первых попадает в головной мозг: ее обнаруживают там еще до формирования гематоэнцефалического барьера, миелиновых оболочек и созревания нейронов, и она влияет на все указанные процессы.

Самим клеткам микроглии тоже необходимо созреть. При созревании меняется активность ряда их генов, что можно отследить при помощи эпигенетических маркеров и транскриптомики (определения репертуара и количества различных молекул РНК в клетках). Известно, когда и как это происходит у мышей, но об изменениях микроглиальных клеток в ходе внутриутробного развития человека известно меньше, и масштабного системного анализа всех процессов до сих пор не было.

Его провели нейробиологи из Бельгии и Нидерландов под руководством Барта Эггена (Bart Eggen) из Университетского медицинского центра Гронингена. Они использовали образцы микроглии 23 человеческих плодов и получили транскриптомы одиночных клеток для 15782 элементов микроглии и 781 клеток нервной системы, относившихся к другим типам.

Схема исследования

L. Kracht et al. / Science, 2020

Исследователи проанализировали данные об активности в среднем 977 генов на клетку и зарегистрировали 22330 уникальных молекулярных меток, позволяющих выяснить, чем занимается данная клетка. Оказалось, что в любой момент времени популяция микроглиальных клеток в мозге плода неоднородна, и исходя из соотношения различных РНК в клетке можно выделить семь основных стадий развития микроглии.

Сначала, ближе к девятой неделе внутриутробного развития, элементы микроглии обладают в первую очередь свойствами фагоцитов, то есть способны поглощать другие клетки, их части и неклеточные объекты. Затем, ближе к восемнадцатой неделе, они приобретают свойства зрелой микроглии, в частности, способность к презентации антигенов и выделению ряда цитокинов — то есть тому, на что обычно способны клетки иммунной системы.

Межполовых отличий в созревании человеческой микроглии авторы не нашли, хотя у грызунов они есть. Одна из причин, почему их не удалось выявить, — неравное соотношение доли мужских и женских эмбрионов. В целом порядок изменений в микроглиальных клетках человеческих плодов мало отличался от такового для эмбрионов мышей. Также известно, что воспаление и различные заболевания самок мышей в первой половине беременности влияют на экспрессию генов в микроглии их потомства. Играют роль и микробиомы различных органов матерей. Вероятно, что те же факторы на соответствующих сроках беременности нарушают развитие микроглии и у человека.

Недавно другая группа исследователей из Бельгии и Великобритании показала, что у мышей важную роль в созревании клеток микроглии играют CD4 T-лимфоциты (они же активируют микроглию в обонятельных луковицах, таким образом мешая вирусам попасть в головной мозг). Если их во время внутриутробного развития в мозге не окажется, то микроглия останется в состоянии, среднем между «младенческим» и «взрослым», что приводит к нарушениям поведения. Резидентные (то есть в норме не перемещающиеся по организму) CD69+ CD4 Т-клетки мозга присутствуют и в мозге здоровых людей, однако экспериментов, в ходе которых определяли бы их влияние на микроглию, не проводили. Вполне вероятно, что оно есть — как и в случае мышей.

Источник

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть