Как Нейроны Проводят Сигналы

 Две разные версии одного сигнального белка нервной клетки, обнаружили исследователи. Полученные данные могут помочь в улучшении методов лечения повреждений спинного мозга и нейродегенеративных заболеваний.

В университете Аризоны ученые обнаружили неизвестный механизм, который устанавливает полярности в развитии нервных клеток. Понимание того, как нервные клетки образуют соединения, является важным шагом в разработке лекарств от повреждения нервов, вследствие травм спинного мозга или нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.

В исследовании, опубликованном в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences», доктор Сара Паркер и ее советник, профессор клеточной и молекулярной медицины Соурав Гош, сообщают, что решение, которое будет "плюсом" и "минусом" в конце нервных клеток новорожденного, производится с помощью длинной и короткой версии сигнальной молекулы.

Нервные клетки, или нейроны - отличаются от многих других клеток по своей сильно асимметричной форме: отдаленно напоминающий дерево, нейрон имеет один длинный ствол, как расширение, заканчивающееся в пучке. Это называется аксон. С противоположного конца тела клетки прорастают как ветки в структуры, известные как дендриты. Подключив "ветви" их дендриты к "корням" других нейронов, аксонам, нервные клетки образуют сети, которые могут быть как простыми, состоящими из нескольких соединений и участвующими в коленном рефлексе, так и сложными, как те, что расположены в человеческом мозге.

Паркер и её команда обнаружила, что производство эмбриональных нервных клеток связано с сигнализацией ферментов, так называемых Атипичных протеинкиназ C (aPKC) в двух вариантах: полной длины, и усеченной.

Когда исследователи заблокировали производство кратких форм нервных клеток, росло несколько аксонов, а не дендритов. Когда же они создали искусственное обилие в краткой форме, дендриты, были сформированы за счет аксонов.

"Мы показываем, что электропроводимость в нейронах гораздо сложнее, чем считалось ранее", - сказал Гош. "Процесс четко определен, какая часть клетки "позитивная", а какая  "негативная".

"Первоначально, когда нейрон формируется, ему не хватает полярности, его потребность развивается в части цепи. Механизм, что мы обнаружили, устанавливает эти полярности".

"То как различные области мозга соединены, является основой эмоций, памяти и всех когнитивных функций", - сказал Гош. "Создание нейронов полярности, в отдельных нейронах, является абсолютно необходимой для нейронной цепи".

"Если мы поймем, этот механизм, мы могли бы подумать о методах стимулирования новых аксонов, после того как первоначальные были разорваны при травматическом повреждении спинного мозга, например", сказал Гош.

Результаты не поддаются обычным правилам, которые утверждают, что в развивающихся нейронах образуются дендриты по умолчанию, при отсутствии указаний. Культивируются нейроны только после того, как они образуются, Паркер и ее группа установила, что обе формы aPKC, длинных и коротких, первоначально распределяются равномерно по всей клетке. Эти формы впоследствии, могут отделяться в различных частях клетки, когда нейрон созревает и устанавливает полярности.

Решение об утверждении полярности, является случайным процессом, пока в других сигналах ещё не определены роли в регулировании их численности.