Усиленное слияние митохондрий подпитывает функцию и пластичность нервных клеток

Нервные клетки являются одними из самых сложных типов клеток в нашем организме. Они достигают этой сложности в процессе развития за счет расширения разветвленных ветвей, называемых дендритами и аксонами, и создания тысяч синапсов, образующих сложные сети. Производство большинства нейронов ограничено эмбриональным развитием, однако лишь немногие области мозга исключительно активны в процессе нейрогенеза во взрослом возрасте. Неясно, как нейроны, рожденные в этих областях, успешно созревают и остаются конкурентоспособными для выполнения своих функций в полностью сформированном органе. Однако понимание этих процессов открывает большой потенциал для подходов к восстановлению мозга во время болезней.

Группа исследователей под руководством профессора доктора Маттео Бергами из Центра передового опыта CECAD в области исследований старения Кельнского университета решила этот вопрос на моделях мышей, используя комбинацию методов визуализации, отслеживания вирусов и электрофизиологических методов. Они обнаружили, что по мере созревания новых нейронов их митохондрии вдоль дендритов ускоряют динамику слияния, приобретая более удлиненные формы. Этот процесс является ключевым в поддержании пластичности новых синапсов и совершенствовании ранее существовавших цепей мозга в ответ на сложные переживания.

Нейрогенез у взрослых происходит в гиппокампе, области мозга, контролирующей аспекты познания и эмоционального поведения. Последовательно было показано, что измененные темпы этого процесса коррелируют с нейродегенеративными и депрессивными расстройствами.

Хотя известно, что вновь образующиеся нейроны в этой области созревают в течение длительных периодов времени, обеспечивая высокий уровень пластичности тканей, наше понимание лежащих в основе механизмов ограничено. Результаты Бергами и его команды предполагают, что скорость слияния митохондрий в дендритах новых нейронов контролирует их пластичность в синапсах, а не созревание нейронов как таковое.

«Мы были удивлены, увидев, что новые нейроны на самом деле развиваются почти идеально в отсутствие слияния митохондрий, но что их выживаемость внезапно снизилась без явных признаков дегенерации», – сказал Бергами. «Это подтверждает роль слияния в регулировании конкуренции нейронов в синапсах, которая является частью процесса отбора, которому подвергаются новые нейроны при интеграции в сеть».

Полученные результаты расширяют знания о том, что дисфункциональная динамика митохондрий (такая как слияние) вызывает неврологические расстройства у людей, и предполагают, что слияние может играть гораздо более сложную роль, чем считалось ранее, в контроле синаптической функции и ее нарушении при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона.

Помимо раскрытия фундаментального аспекта пластичности нейронов в физиологических условиях, ученые надеются, что эти результаты подтолкнут их к конкретным работам для восстановления пластичности нейронов и когнитивных функций в условиях заболевания.

Источник: Enhanced mitochondrial fusion during a critical period of synaptic plasticity in adult-born neurons, Neuron (2024) | DOI: 10.1016/j.neuron.2024.03.013.