„Jsou mnohem propojenější, než jsme si mysleli“: Studie může přepsat naše chápání glií, podpůrných buněk nervového systému
Nová studie naznačuje, že zásobování nervů čerstvými zásobami mitochondrií by mohlo omezit chronickou bolest nervů.
Výzkum prováděný s myšími buňkami, živými myšmi a lidskými tkáněmi odhaluje dříve neopěvovanou roli mitochondrií, elektráren buněk. Ukazuje, že podpůrné buňky v nervovém systému mohou dopravit mitochondrie do nervů, které reagují na tlak, teplotu a bolest. Ale problémy s tímto přepravním procesem mohou vyčerpat energetické zásoby nervů a způsobit jejich poruchu.
Nová studie, zveřejněná ve středu (7. ledna) v časopise Přírodapoukazuje na potenciální nové způsoby, jak zabránit tomuto zhroucení neuronů – a jedna strategie by mohla zahrnovat přenos mitochondrií přímo do nervů.
Čerstvé mitochondrie snižují bolest
Výzkum se zaměřil na satelitní gliové buňky, unikátní buňky, které se fyzicky obalují kolem „kořenů“ nervových buněk umístěných v blízkosti míchy. Těla těchto nervových buněk se shlukují v blízkosti páteře a z každého shluku se svazky dlouhých vláken rozšiřují do různých částí těla, od hlavy až k patě. Nejdelší z těchto svazků vláken patří k sedacímu nervu, který měří něco málo přes 1 metr na délku.
Samotná délka vláken představuje „skutečnou výzvu“, protože pro správnou funkci nervu musí mitochondrie vytvořené v kořeni nervu cestovat dolů na konec každého vlákna, a to samo o sobě vyžaduje energii, řekl Ji. To vyvolává otázku, jak nervy udržují tento energeticky náročný dodavatelský řetězec.
Vědci si kdysi mysleli, že buňky si musí vytvořit všechny své vlastní mitochondrie, ale v posledních letech odhalili důkazy, že buňky si mitochondrie vyměňují. K tomu může dojít mezi buňky stejného typu nebo mezi buňkami různých typů, jako mezi a kmenová buňka a imunitní buňkanapříklad. Aby se výměna usnadnila, buňky konstruují drobné struktury zvané tunelové nanotrubičky, kterými mohou mitochondrie procházet, jako plivat koule klouzající z jednoho konce brčka na druhý.
Ji a jeho tým přemýšleli, zda by satelitní gliové buňky mohly být schopny poslat mitochondrie do nervových buněk, které obklopují – a ukázalo se, že mohou.
„Ukazujeme, že tyto buňky skutečně rozšiřují tyto tunelové nanotrubice, aby se dostaly do mitochondrií. Tento (nález) je v této studii jedinečný,“ řekl Ji.
Obraz 1 z 2
V sérii experimentů s myšími buňkami a lidskými tkáněmi vědci pořídili snímky malých trubiček, které se vytvořily mezi glií a nervovými buňkami, a zaznamenali zřetelné „boule“, které se objevily v trubicích, když jimi materiály putovaly. Přilepením fluorescenční značky na mitochondrie byli schopni sledovat případy, kdy si mocniny z gliových buněk pronikly do nervů.
Nanotrubice byly přechodné struktury, které se rozpadly brzy po dokončení daného přenosu. Pokusy ukázaly, že protein tzv MYO10 byl kritický pro konstrukci trubek, pomáhal je vysouvat ven z glií. Kromě toho však mohly být mitochondrie někdy přeneseny bez trubic, buď uvnitř malých bublinek uvolněných glií nebo prostřednictvím speciálních kanálů, které se vytvořily mezi membránami dárcovských a recipientních buněk.
U zdravých laboratorních myší vědci zjistili, že narušení těchto různých způsobů přepravy mitochondrií způsobilo, že myši byly citlivější na bolest. To proto, že podnítil poškození nervů a způsobil jejich abnormální střelbu.
Pozorovali také myši s různými typy poškození nervů, jako je expozice chemoterapeutickým lékům nebo cukrovka. Tyto stavy poškozující nervy také do určité míry narušily mitochondriální výměnu z glií, což přispělo k bolesti nervů u laboratorních myší. Přenesení zdravých glií do myší však zmírnilo bolest tím, že jim poskytlo čerstvý zdroj zdravých mitochondrií.
Nový pohled na glii
Je pozoruhodné, že poškození nervů způsobené cukrovkou a chemoterapií má tendenci zasáhnout nejtvrději nejmenší nervová vlákna, zatímco střední a velká vlákna vykazují větší odolnost. V experimentech týmu zjistili, že se zdá, že větší nervová vlákna přijímají větší objem mitochondrií z glií, zatímco malá vlákna ve srovnání s tím méně. Stručně řečeno, zdá se, že glie mají „preferenci“ v propůjčování svých mitochondrií větším vláknům, napsali autoři studie.
„To je pořád hádanka. Nevíme, proč tomu tak je,“ řekl Ji. Ale přesto by to mohlo začít vysvětlovat, proč jsou malá vlákna v těchto stavech náchylnější k poškození, což vyvolává příznaky necitlivosti, bolestivého brnění nebo pálení v nohou a rukou.
Je zapotřebí více studií, abychom plně pochopili, jak se mitochondrie přenášejí z glií do nervových buněk ve zdraví a nemoci. Tento základní výzkum by mohl připravit cestu k budoucí léčbě bolesti nervů, myslí si tým. Teoreticky by léčba mohla být zaměřena na posílení aktivity satelitních gliových buněk, takže produkují a přenášejí více mitochondrií.
Nebo alternativně by mitochondrie mohly být sklizeny z buněk pěstovaných v laboratoři, purifikovány a poté injikovány přímo do nervů jako léčba, dodal.
Historicky byly glie považovány pouze za lepidlo nervového systému, které poskytuje strukturální podporu neuronům tím, že je spojuje dohromady. Ale vědci od té doby odhalili, že glia se podílí na procesech, které se dříve považovaly za řízené pouze neurony, jako je paměť. A nová studie naznačuje, že glia může být skutečně fyzicky zapojena do neuronových sítí, řekl Ji.
„Pokud mohou v té trubici přenášet mitochondrie, takovou velmi velkou organelu, pak můžete přepravovat mnoho dalších věcí, ne?“ navrhl. „To znamená, že neurony a gliové buňky jsou mnohem propojenější, než jsme si mysleli.“
