Новый метод визуализации мозга раскрывает механизмы болезни Паркинсона

Используя технику, которая замораживает клетки мозга в момент их активации, исследователи выяснили, как синапсы быстро высвобождают и перерабатывают свои везикулы. Открытия дают новые ключи к пониманию причин спорадической болезни Паркинсона. Credit: Shutterstock

Учёные из Johns Hopkins Medicine сообщили об успешном применении метода «стимуляция-заморозка» для изучения сверхбыстрой коммуникации между клетками мозга в живой ткани мышей и человека. Этот подход позволил наблюдать взаимодействия, которые обычно происходят слишком быстро для отслеживания.

Результаты, опубликованные 24 ноября в журнале Neuron, могут помочь выявить биологические причины ненаследственных форм болезни Паркинсона, на которые приходится большинство случаев заболевания.

Метод, разработанный под руководством Шигеки Ватанабэ, использует краткий электрический стимул для активации нейронов с последующей мгновенной заморозкой. Это «фиксирует» клеточные структуры в момент активности для последующего изучения под электронным микроскопом.

Исследователи смогли запечатлеть, как синаптические везикулы — крошечные контейнеры с химическими сигналами — сливаются с мембраной нейрона, высвобождают нейромедиатор, а затем клетка извлекает и перерабатывает их (процесс эндоцитоза). Этот цикл критически важен для обучения, памяти и обработки информации.

Применив технику к живой ткани коры головного мозга, полученной с разрешения у шести пациентов, перенёсших операцию по поводу эпилепсии, команда обнаружила, что те же самые этапы переработки везикул происходят и в человеческих нейронах.

Ключевым открытием стало обнаружение в синапсах как мышей, так и людей белка Dynamin1xA, необходимого для сверхбыстрой переработки мембран. Это сходство указывает на то, что механизмы, наблюдаемые у мышей, точно отражают процессы в человеческом мозге.

«Наши данные показывают, что молекулярный механизм сверхбыстрого эндоцитоза одинаков в тканях мозга мышей и человека», — отмечает Шигеки Ватанабэ.

В будущем учёные планируют использовать метод «стимуляция-заморозка» для изучения ткани мозга пациентов с болезнью Паркинсона, чтобы увидеть, как динамика везикул нарушается в поражённых нейронах, и найти новые мишени для терапии.