В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, проф. Прасад Шастри и аспирант Нильс Блюменталь в сотрудничестве с проф.
Бернд Хаймрих и проф. Ола Хермансон, обнаружил, что макромолекулы или поддерживающие клетки, такие как астроциты, предоставляют четко определенные физические сигналы в виде случайной шероховатости или взъерошенности, которые играют решающую роль в продвижении и поддержании здорового взаимодействия между клетками в гиппокампе. Эта область мозга считается системой GPS мозга: она обрабатывает и хранит пространственную информацию. При болезни Альцгеймера эта область дегенерирует.
Шастри говорит: «Долгое время считалось, что только биологические сигналы играют роль в здоровье и функционировании клеток мозга, но здесь мы показываем, что структура молекул, которые окружают эти клетки, может быть не менее важной."
Исследователи обнаружили, что существует ограниченный режим шероховатости на наноуровне, который полезен для нейронов.
Если величина шероховатости превышает или ниже этого режима, нейроны испытывают пагубные изменения в своей функции. Анализируя ткань мозга людей, больных болезнью Альцгеймера, команда Шастри обнаружила важную связь между областями мозга, в которых происходит накопление бета-амилоидных бляшек, которые ответственны за гибель нейронов, и неблагоприятными изменениями нанотопографии в мозге. ткань, окружающая эти нейроны, то есть особенности ее поверхности..
Шастри и его коллеги обнаружили, что астроциты создают физическую среду в нанометровом масштабе, необходимую нейронам для нормального функционирования. «Наше открытие впервые показывает, что ионные каналы, активируемые растяжением, могут играть роль в функционировании центральной нервной системы и заболеваниях.
Следовательно, наши результаты предлагают новые фармакологические цели », – говорит Блюменталь. Используя синтетические субстраты с точной шероховатостью, они обнаружили, что чувствительные к растяжению молекулы, в том числе так называемый ионный канал Piezo-1 в клетках мозга мышей, направляют взаимодействие между нанотопографией, астроцитами и нейронами.
Предыдущие исследования показали, что экспрессия MIB-1, человеческого аналога Piezo-1, изменяется у пациентов с болезнью Альцгеймера.
Проф. Прасад Шастри проводит свои исследования в Институте макромолекулярной химии и в Центре исследований биологических сигналов BIOSS Excellence Cluster при Фрайбургском университете. Аспирант Нильс Блюменталь финансируется BIOSS.
Проф. Бернд Хаймрих работает в Институте анатомии и клеточной биологии Фрайбургского университета, а проф.
Ола Хермансон из Каролинского института в Стокгольме / Швеция.