Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 48: архитектура «второго мозга»

Нейробиологи сделали важный шаг в понимании организации нервных клеток кишечника, контролирующих его функции. Это открытие может пролить свет на происхождение распространенных заболеваний желудочно-кишечного тракта – например, синдрома раздраженного кишечника и хронического запора. Подробнее с работой можно ознакомиться в Science.

Copyright: The Francis Crick Institute

Нервные клетки (желтый) из одной материнской клетки организованы в 3D столбцы, которые проходят через слои стенки кишечника

Новые данные, полученные исследователями показывают, как энтеральная нервная система – хаотическая сеть из полутора миллиардов нервных и вспомогательных клеток внутри стенки кишечника – формируется во время развития мыши. Часто известная как «второй мозг» за огромное количества нейронов и сложных соединений, она играет решающую роль в поддержании здорового кишечника. Таким образом, понимание организации этой «нейронной мозаики» может помочь ученым найти методы лечения часто встречающихся заболеваний желудочно-кишечного тракта.

«Стенки кишечника – «дом» для многих видов нервных клеток, распределенных случайным образом. Но, несмотря на этот хаос, сети отвечают за хорошо организованные стереотипные функции – например, синтез желудочного сока, продвижение пищи, взаимодействие иммунных клеток и бактерий и ретрансляция информации в мозг. Мы хотели выяснить, как организованная деятельность вытекает из такой хаотической системы», – говорит Вассилис Пахнис (Vassilis Pachnis), лидер группы в Институте Фрэнсиса Крика.

В процессе развития уникальная и динамичная популяция прогениторных клеток делится для производства копий самих себя. Затем из них образуются другие типы клеток. Используя генетические инструменты, ученые обозначили отдельные прогениторные клетки энтеральной нервной системы уникальными цветами. Последующие их потомки также будут помечены одним цветом. Изучив клетки, образованные от одного предшественника, исследователи смогли понять их свойства.

Семейства клеток энтеральной нервной системы

Они обнаружили, что некоторые клетки производят только нейроны, другие ­– только вспомогательные клетки глии, а некоторые являются предшественниками обоих типов. Нейроны и глия, происходящие от одной клетки-родителя, оставались близко друг к другу и образовывали относительно узкую группу клеток. Клетки, произошедшие от разных родителей, но расположенные рядом, перекрывают друг друга. Интересно, что эта тесная связь была сохранена между потомками одного прародителя через все слои стенки кишечника.

Деликатная электрическая стимуляция энтеральной нервной системы показали, что нервные клетки, порожденные одной и той же материнской клетки, ответили синхронно. Это говорит о том, что взаимоотношения между клетками принципиальны для нервной регуляции функций кишечника.

«Теперь у нас есть лучшее понимание того, как энтеральная нервная система построена и работает. Мы можем начать смотреть на то, что происходит, когда вещи идут не так, особенно в критические стадии развития эмбриона или раннем периоде жизни. Возможно, ошибки в проекте, используемые для построения нейронных сетей кишки лежат в основе распространенных проблем желудочно-кишечного тракта», — сказал Вассилис.

Текст: Любовь Пушкарская

Lineage-dependent spatial and functional organization of the mammalian enteric nervous system  by Reena Lasrado, Werend Boesmans, Jens Kleinjung, Carmen Pin et al. in Science

Published 19 May 2017

DOI: 10.1126/science.aam7511