Возбуждённые нейроны, лишённые иммунных клеток, не могут успокоиться и могут довести мозг до эпилепсии.

Иммунные клетки мозга под названием микроглия не только защищают мозг от инфекций и убирают разный клеточный мусор. Недавно мы рассказывали, как эти клетки редактируют нейронные сети – они могут как уничтожать межнейронные контакты, так и помогать формироваться новым контактам. То есть микроглия напрямую вмешивается в работу мозга.

Клетки микроглии (красные) в мозге мыши. (Фото: ZEISS Microscopy / Flickr.com) 

Исследователи из Медицинского центра Маунт-Синай пишут в статье в Nature, что влияние иммунных клеток мозга на нейроны на самом деле ещё глубже. Микроглия, оказывается, служит для нейронных сетей своеобразными тормозными колодками, не давая нейронам безгранично возбуждаться. Тут нужно вспомнить, что вся нейронная активность делится как бы на две части, возбуждение и торможение. К нейрону пришёл импульс, и он передал этот импульс дальше; более того, нервные клетки ведь могут усиливать приходящие сигналы, и в ответ на один приходящий импульс генерировать сразу несколько.

Такой возбуждённый нейрон будет активно возбуждать окружающих, но рано или поздно он должен остановиться. Останавливают его другие нейроны, которые называются интернейроны, или нейроны торможения. Сигнал от возбудившихся нейронов торможения подавляет возбуждение в другом нейроне – и он постепенно успокаивается.

Нейроны торможения крайне важны: не будь их, возбудительные нервные клетки просто никогда бы не смогли остановиться – например, на напряжённую мышцу они бы так и продолжали бы посылать сократительный сигнал. Без нейронного торможения нервной системе грозит перевозбуждение, что может проявляться и в неправильной работе мускулатуры, и в эмоциональной нестабильности, и вообще в поведении.

Но одних только нейронов торможения мозгу, по-видимому, мало. Авторы работы экспериментировали с мышами, лишёнными клеток микроглии. Когда таким мышам давали нейростимулятор, у них начинались эпилептические приступы – то есть нейроны от стимуляции генерировали бесконтрольное возбуждение. У нормальных мышей, у которых иммунные клетки были на месте, эпилептических приступов не было.

Без микроглии в нервной ткани становилось меньше аденозина – молекулы, которая подавляет возбудимость нейронов. (То же самое происходило, когда у микроглиальных клеток отключали ферменты, от которых зависело появление аденозина.) Про аденозин мы иногда слышим в связи с кофе, потому что кофеин блокирует действие аденозина и тем самым поддерживает нейроны в бодром состоянии. Аденозин не даёт нейрону выделять нейромедиатор глутамат, который работает как возбудитель, и стимулирует работу натриевых каналов в мембране нейрона. Из-за активно работающих натриевых каналов нейрон становится трудно возбудить.

Возбудившиеся нейроны и микроглия работают по принципу отрицательной обратной связи: нейрон выделяет молекулы АТФ (аденозинтрифосфата), которые приманивают клетки микроглии – а они, в свою очередь, превращают АТФ в аденозин, который успокаивает возбудившийся нейрон.

Успокоительный эффект иммунных клеток проявляется только в сером веществе, но не в белом. Причём эффект этот ограничивается только определённым участком мозга, то есть клетки микроглии могут успокаивать только рядом расположенные нейроны. Кроме того, такая система срабатывает не очень быстро, и поэтому авторы работы полагают, что иммунное подавление нейронных сигналов срабатывает вдолгую, когда какую-то нейронную цепь нужно отключить на длительное время. (Для более оперативного отключения используются нейроны торможения.) Если же нейронная цепь будет отдыхать уж слишком долго, то синапсы между нейронами распадутся – то есть микроглия может способствовать расформированию нервных цепочек.

Клетки микроглии – не единственные служебные клетки, которые вмешиваются в работу нейронов. В мозге есть ещё так называемые астроциты, клетки-няньки: они питают нейроны, поддерживают их и выполняют другие вспомогательные работы. Однако в последнее время появляются данные, что астроциты напрямую вмешиваются в электрическую активность нейронов – например, они поддерживают в мозге особые электрические волны, необходимые для высших когнитивных функций.

Всё это усложняет общую картину, но с другой стороны, так можно лучше понять, откуда происходят те или иные психоневрологические расстройства. Та же микроглия активно общается с другими иммунными клетками тела, и тут легко представить, как слишком сильное или слишком слабое торможение может быть связано с какими-то иммунными неполадками в организме.