Иммунные клетки мозга могут быть ключом к уникальному развитию человека, предполагает исследование

Иммунные клетки человеческого мозга, возможно, играют решающую роль в формировании органа во время внутриутробного развития, запуская резкое увеличение количества тормозных интернейронов — ключевого типа нейронов. К такому выводу пришли учёные в новом исследовании.

Тормозные интернейроны составляют от 25% до 50% нейронов коры взрослого человека — слоя извилистой ткани, покрывающего поверхность мозга. Примечательно, что в коре человека этих клеток вдвое больше, чем, например, у мышей. Их основная задача — регулировать активность нейронных сетей с помощью гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), главного «тормозного» нейромедиатора. ГАМК подавляет избыточное возбуждение нейронов, обеспечивая баланс в работе мозга. Нарушения в функции интернейронов связывают с такими заболеваниями, как эпилепсия, аутизм и шизофрения.

В новой работе, опубликованной 6 августа в журнале Nature, исследователи выявили механизм, управляющий размножением интернейронов в развивающемся мозге, который, вероятно, уникален для человека.

«Именно поэтому традиционные модели на животных здесь не подходят», — пояснил соавтор исследования Дьянкун Юй из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF). Чтобы изучить этот процесс, учёные создали органоиды — миниатюрные трёхмерные структуры, имитирующие отделы мозга.

Ранее эксперименты на мышах показали, что активация иммунной системы матери во время беременности снижает количество интернейронов у потомства. Новое исследование раскрыло роль микроглии — резидентных иммунных клеток мозга. «Микроглия тонко регулирует развитие нервной системы, и наша работа открывает новое измерение в понимании их функций», — добавила соавтор доктор Сяньхуа Пяо, специалист по неонатологии и нейронаукам.

Команда разработала органоиды, воспроизводящие структуру, из которой возникают корковые интернейроны у человеческих эмбрионов (появляется на 8-й неделе беременности). Впервые в такие модели включили микроглию. Оказалось, что эти клетки выделяют инсулиноподобный фактор роста 1 (IGF1), стимулирующий размножение интернейронов. Блокировка сигналов IGF1 прекращала процесс, однако у мышей аналогичные манипуляции не давали эффекта. Это указывает на возможную эволюционную адаптацию, уникальную для человека.

«Эти данные подчеркивают, как микроглия поддерживает повышенную потребность в интернейронах, что могло стать основой наших когнитивных особенностей», — отметили авторы.

Однако органоиды не полностью воспроизводят мозг. Они эффективны для изучения ранних стадий развития, но не отражают сложную активность нейронных сетей. «Сейчас модель достаточно точна для анализа пролиферации клеток, но требует улучшения для поздних этапов», — пояснил Юй.

Дальнейшие исследования помогут глубже изучить роль иммунных клеток в формировании мозга и их связь с неврологическими расстройствами.