нейрональные везикулы

Институт ВНД и НФ РАН представил новое исследование, опровергающее классические представления: временная нехватка пищи не вредит нейронам, а, наоборот, повышает их устойчивость к разрушению. Секрет кроется в активации аутофагии и секреции защитных нановезикул, которые передают сигнал о выживании между клетками. Сотрудники института продолжают многолетнюю работу по выяснению защитных механизмов, удерживающих нейроны от гибели в разных ситуациях.

Недавно вышедшая статья в Molecular Neurobiology показывает новые ранее неизвестные особенности физиологии нейрона. Оказывается, кратковременное лишение (депривация) питательных веществ повышает устойчивость нейронов в первичной культуре к глутаматной эксайтотоксичности и одновременно стимулирует выделение внеклеточных везикул с нейропротекторными свойствами. Достаточно 3–3,5-часовой депривации питательных веществ для того, чтобы повысить выживаемость нейронов после воздействия глутамата на 30-40 процентов. Эффект неотличим от действия на клетки рапамицина – хорошо известного ингибитора протеинкиназы mTORC1. Депривация также подавляла сигнальный путь Akt–mTORC1 и снижала уровень p62/SQSTM1, что подтверждает вовлечение аутофагии в процесс выработки устойчивости нейронов. Одной из самых интересных находок работы стало выяснение роли внеклеточных везикул, секретируемых нейронами при депривации питательной среды. Оказывается, нейроны, подвергшиеся депривации, выделяли в культуральную среду внеклеточные везикулы размером около 100 нм. После добавления этих везикул к интактным нейронам у этих нейронов повышалась устойчивость к последующему токсическому действию глутамата. Везикулы, выделенные нейронами в обычных условиях, такого эффекта не оказывали. В нейронах-реципиентах после обработки везикулами повышались уровни общего и фосфорилированного Akt, что предполагает активацию или усиление сигнальных механизмов выживания. Таким образом, кратковременная депривация питательной среды запускает два взаимодополняющих механизма нейропротекции: внутриклеточный — подавление mTORC1 и перестройка связанных с этим процессов и межклеточный — секрецию внеклеточных везикул, передающих соседним нейронам защитный сигнал, вероятно связанный с Akt.

Недавно опубликованная совместная статья исследователей из ИВНДиНФ РАН и НПЦ психоневрологии поднимает новые вопросы в изучении малых внеклеточных везикул (мВВ) в крови человека. Ранее коллективом с помощью четырех разных методов было показано полуторакратное повышение концентрации мВВ в крови пациентов с депрессией по сравнению со здоровыми добровольцами, и следующая статья была призвана прояснить источник этих «дополнительных» везикул при депрессии. Кроме того, авторы взяли для сравнения несколько более широкий спектр патологий, включающий эпилепсию, эпилепсию с депрессией, биполярное аффективное расстройство с текущим депрессивным эпизодом и психогенные неэпилептические приступы на фоне депрессии. Малые ВВ выделяли из сыворотки крови пациентов с помощью гель-фильтрации или преципитации полиэтиленгликолем (ПЭГ), и оба метода показали очень похожие результаты. Оказалось, что у пациентов с депрессией, эпилепсией или эпилепсией с депрессией общий уровень мВВ в крови повышен в полтора-два раза по сравнению со здоровыми добровольцами. Авторам работы удалось пойти дальше и выделить фракцию мВВ нейронального происхождения (в крови это примерно каждая сто пятидесятая везикула) у этих пациентов, но, увы, разницы в концентрации нейрональных мВВ между какими бы то ни было группами обнаружено не было. Вопрос о том, откуда же взялись «лишние» мВВ крови пациентов, остался открытым. Авторы предполагают, что источником этих мВВ являются иммунные клетки. Тем не менее, по крайней мере одна новая находка, проливающая свет на биогенез мВВ, авторами все же обнаружена. Оказалось, что мВВ в сыворотке и пациентов, и здоровых добровольцев содержат различные лизосомальные ферменты – а это уже намек на то, что содержимое мВВ может отражать состояние внутриклеточной эндолизосомальной системы.