Нейроны, расположенные в головном мозге, связаны между собой сложным образом и образуют специальные точки связи – синапсы. Все нейроны нуждаются в постоянной среде для надежного функционирования. Для этого мозг окружен так называемым гематоэнцефалическим барьером. Это гарантирует, например, что баланс питательных веществ всегда остается неизменным и что вредные воздействия не достигают нейронов. Это касается всех животных, включая человека. Что касается насекомых, группа под руководством Николь Погодалла и профессора доктора Кристиана Кламбта из Института нейро- и поведенческой биологии Университета Мюнстера (Германия) показала, что в мозгу также существует второй барьер. Здесь также глиальные клетки обеспечивают пространственное разделение различных функциональных компартментов, что необходимо для надежного функционирования нервной системы. Работа была опубликована в онлайн-журнале Nature Communications.
Исследовательская группа изучала мозг насекомых на примере личинок плодовой мушки (Drosophila melanogaster) и сосредоточилась на роли глиальных клеток. В начале развития эти клетки помогают установить правильную нейронную сеть, а позже глиальные клетки играют важную роль в контроле передачи сигналов между нейронами. У всех беспозвоночных, а также у примитивных позвоночных глиальные клетки определяют и внешнюю границу нервной системы - гематоэнцефалический барьер.
Глубоко в мозгу мухи все синапсы расположены в особой области, называемой нейропилем. Нейропиль отделен от зоны, содержащей тела нейронов, небольшим набором окружающих глиальных клеток, находившихся в фокусе Николь Погодалла. Она разработала новый экспериментальный подход - инъекции красителя в мозг живых личинок - и объединила его с экспериментами по абляции конкретных типов клеток, чтобы показать, что эти глиальные клетки фактически образуют диффузионный барьер, т.е. е. регулировать распределение молекул.
Поскольку все остальные клеточные барьеры в организме образованы поляризованными клетками, у которых есть «верх» и «низ», исследовательская группа исследовала полярность глиальных клеток. Используя расширенный анализ конфокального изображения, а также электронную микроскопию в сочетании с современной молекулярной генетикой, исследователи обнаружили, что глиальные клетки, покрывающие их, действительно поляризованы. Они показали, что эта поляризация функционально важна, поскольку дефекты полярности приводят как к изменению формы клеток, так и к значительному поведенческому фенотипу у личинок мух: движение личинок с дефектными или отсутствующими глиальными клетками нарушается, а скорость ползания снижается.
В настоящей статье исследовательская группа также описывает важность внеклеточного матрикса – ткани, лежащей между клетками, мембранных липидов и мембранных белков, а также функцию цитоскелета в формировании барьерообразующего барьера. глиальные клетки. Исследование включает обширные данные электронной микроскопии, полученные в сотрудничестве с доктором Альбертом Кардоной в исследовательском кампусе HHMI Janelia в Эшберне, штат Вирджиния, 20147, США.