Imunitní buňky v lidském mozku mohou být rozhodující pro organizaci vývoje orgánu v lůně, protože vyvolávají dramatický nárůst důležitého typu nervových buněk, naznačuje nový výzkum.
Odhady naznačují, že tyto klíčové buňky, známé jako inhibiční interneurony, tvoří asi 25% až 50% neuronů v kůře dospělých, vrásčenou tkáň, která pokrývá povrch mozku. Ve skutečnosti lidská kůra nese více než dvojnásobek počtu interneuronů jako myší kůra.
Tyto interneurony relé signály mezi jinými mozkovými buňkami a pomáhají udržet tuto signalizaci pod kontrolou s volaným chemickým poselům Gaba. Jako hlavní „inhibiční“ posel mozku pomáhá GABA snižovat mozkovou aktivitu tím, že neurony méně vystřelí, čímž vyváží „excitační“ signály, které zesilují mozkovou aktivitu. Různé poruchy byly spojeny s problémy s interneurony, včetně epilepsie, autismus a schizofrenie.
Nyní, ve studii zveřejněné 6. srpna v časopise PřírodaVědci odhalili sílu, která nutí interneurony k množení v rozvíjejícím se lidském mozku – a říkají, že to může být jedinečné pro náš druh.
„Proto nemůžeme používat tradiční zvířecí modely,“ spoluautor studie Diankun YuLive Science řekl asistent výzkumníka v pediatrii na Kalifornské univerzitě v San Franciscu (UCSF). Pro odhalení tohoto mechanismu, který se může rozvinout pouze v lidském mozku, vědci vyvinuli organoid -Miniaturní 3D struktura, pěstovaná z kmenových buněk, napodobuje strukturu plné velikosti nalezenou v lidském těle.
Před studiem organoidů výzkum u laboratorních zvířat navrhl souvislost mezi aktivací imunitního systému matky během těhotenství a nižším počtem interneuronů v kortexech jejich potomků ve srovnání s potomky, které nezažily imunitní rozrušení. Například takový druh aktivace může nastat v reakci na virovou nebo bakteriální infekci. Autoři studie to prozkoumali v Předchozí výzkum s laboratorními myšive kterém určili klíčového přehrávače za odkazem: Microglia, imunitní buňky rezidentů mozku.
Související: V prvním vědci kombinují AI s „minibrainem“, aby vytvořili hybridní počítač
V posledních pěti letech vědci začali rozpoznat, jak se vyvíjí imunitní systém a nervový systém paralelně, spoluautor studie Dr. Xianhua PiaoLive Science řekl lékařem, který se specializuje na neonatologii a vývojovou neurovědu na UCSF.
„Mikroglie opravdu doladí a regulují nervový vývoj,“ řekla o nálezech nové studie. „Opravdu to přidává novou dimenzi, jak mikroglie vykonávají svou funkci.“
Tým postaveno na předchozí práci od jiných výzkumných skupin vyvinout své organoidy, které připomínaly klíčovou strukturu v mozku plodu z nichž vychází mnoho kortikálních interneuronů. Tato struktura je dočasná, objevuje se kolem osmého týdne těhotenství u lidí a mizí asi osm měsíců po narození, řekl Piao. Vědci našli způsob, jak do tohoto modelu začlenit Microglia, který se předtím neuskutečnil, dodala.
Tým zjistil, že mikroglie v jejich organoidech byly klíčovým zdrojem inzulínového růstového faktoru 1 (IGF1) ve vyvíjejících se minibres a že látka pomohla řídit dramatický nárůst interneuronů pozorovaných v časném vývoji.
Když tým testoval, co by se stalo, když různými způsoby vypnuli signalizaci IGF1, zjistili, že zablokoval rychlý nárůst interneuronů. „Když jsme však tento gen v modelu myši odstranili v mikroglii, neviděli jsme žádnou změnu,“ řekl Piao. To naznačuje, že tento řetězec událostí odstartovaný IGF1 vyrobeným Microglia může být pro člověka jedinečný.
„Tato zjištění naznačují evoluční adaptaci mikrogliální funkce na podporu zvýšené poptávky po interneuronech v lidské kůře,“ uvedli ve své zprávě vědci. Stručně řečeno, toto zjištění naznačuje vlastnost lidského vývoje, který by mohl pomoci vysvětlit naše jedinečné kognitivní schopnosti.
Organoidy nejsou přesné repliky lidského mozku, takže existuje limit toho, co nám 3D modely mohou říct. „Doposud je model dost dobrý pro zejména fázi proliferace, velmi rané fáze“ vývoje, řekl Yu. V současné době však tyto organoidy nedělají také s pozdějšími fázemi vývoje mozku, poznamenal. Také nezachycují aktivitu na úrovni obvodu v mozku, řekl Piao a vykazuje pouze aktivitu v menších izolovaných strukturách.
Budoucí práce by mohla pomoci dále objasnit tuto dříve neznámou roli imunitních buněk v mozku, řekla.
