Причины микроцефалии нашли в контактах нейронов

Генетики выяснили, что глаза при развитии эмбриона «закладываются» в виде «бокала» по средней линии носа. Иоганн Генрих Тишбейн.  Циклоп  Полифем. 1802. Государственный музей искусства и истории культуры (Ольденбург, Германия)

Некогда противники теории поступательного увеличения объема и веса мозга в ряду от шимпанзе до человека указывали: люди с маленькими мозгами вовсе не являются малоумками, а с большими могут быть дебилами. И в то же время медицинский факт – иногда (редко!) рождаются дети с анэнцефалией, то есть вообще без мозга, и с микроцефалией, или мозгом меньше обычного. Причина такой патологии – нарушения в работе гена ASPM (Anomal Spindle Protein Microcephaly). Он играет важную роль в «растаскивании» хромосом к полюсам деления. Мутации гена ведут к уменьшению числа потомков нервных стволовых клеток (НСК).

Сотрудники Женевского университета и их китайские коллеги опубликовали в научном журнале J. Cell Biology свое видение проблемы. Они связали развитие микроцефалии с мутациями в гене WDR (WD-Repeat), отвечающего за синтез протеина с повторами аминокислот триптофана (W) и аспарагиновой (R).

Белок оказался весьма многофункциональным, отвечая за разрастание (пролиферацию) НСК и миграции нервных стволовых клеток через всю толщу полушария к формирующейся коре головного мозга. Авторы статьи провели опыты, в ходе которых связали белки WDR и ASPM с катанином. «Катана» по-японски значит – меч самурая. Мутации катанина приводят к нарушению деления клеток. В результате хромосомы задерживаются на своем пути к полюсу, что ведет к нарушению их числа (что часто видят в раковых клетках). Авторы статьи отмечают, что «катанин является центральным в механизме возникновения микроцефалии».

Журнал Nature детализировал один из аспектов миграции нейронов на примере формирующего память гиппокампа – так называемой извилины морского конька, лежащей на основании височной доли. Выяснилось, в частности, что движение нервных клеток управляется двумя специализированными белками – тенейрином (Teneurin) и латрофилином (Latrophilin). Любытно, что латринами римляне называли туалеты. Авторы пишут, что латрофилин представляет собой протеин клеточного «слипания», а тенейрин – это белок внеклеточного волокнистого матрикса, удерживающего клетки на месте, не позволяя им мигрировать.

Нейробиологи любят использовать различные яды для изучения реакций нервных клеток. Хрестоматийный пример – столбнячный нейротоксин, подавляющий нервные импульсы, в результате чего развиваются судороги. С помощью этого природного яда, вырабатываемого столбнячной палочкой, сотрудники Института науки и технологии в Вене показали, что клетки гиппокампа общаются друг с другом в режиме «диалога». Это довольно неожиданное открытие, поскольку считается, что сигналы к телу нейрона приходят по ветвистым отросткам (дендритам), а результирующий «приказ» от тела идет по осевому отростку, аксону.

Передача сигналов в синапсах, точках взаимодействия нейронов, определяется выбросом так называемых нейротрансмиттеров, например адреналина, в синаптическую щель. Молекулы нейротрансмиттеров улавливаются белковыми рецепторами другой нервной клетки. Так осуществляется электрохимическая передача импульсов. Синапсы постоянно трансформируются и перестраиваются, то есть чрезвычайно пластичны. Оказалось, что импульсы в синапсе могут передаваться и в обратном направлении, тем самым модулируя пластичность и связанные друг с другом нейроны. Остается ждать, какие результаты для практической медицины принесет это неожиданное наблюдение.