Данная статья посвящена нейрон-астроцитарным взаимодействиям в головном мозге человека в норме и при нейродегенеративных заболеваниях (в частности, при болезни Альцгеймера). Нейроглия позвоночных (термин был введён в 1846 г. немецким ученым Рудольфом Вирховым) представлена морфологически и функционально различными типами клеток, при этом глия центральной (ЦНС) и периферической нервной системы (ПНС) различна. Современные исследования показали, что глия составляет примерно половину клеток ЦНС и является не просто статическим компонентом ткани. В классической гистологии долгое время глиальные клетки рассматривались как вспомогательные и занимающие не более 40 % объема ЦНС. В последние годы большей частью мирового ученого сообщества астроциты были признаны активными участниками модуляции синаптической передачи и синаптической пластичности. Более того, было установлено, что эти клетки непосредственно вовлечены в обработку информации в мозге. Разнообразные функции глиальных клеток организуют, по сути, все аспекты формирования и функционирования нервной системы человека. Появляющиеся каждый день данные свидетельствуют о том, что в условиях болезни метаболические изменения в глиальных клетках могут вызывать дисфункцию нейронов, указывая на важность нейрон-глиальных взаимодействий и необходимость их детального и тщательного исследования.
This article is devoted to neuron-astrocyte interactions in the human brain in norm and in neurodegenerative diseases (in particular, Alzheimer’s disease). Vertebrate neuroglia (the term was introduced in 1846 by the German scientist Rudolf Virchow) are represented morphologically and functionally by different cell types, with the central (CNS) and peripheral nervous system (PNS) glia being different. Modern studies have shown that glia make up about half of the CNS cells and are not just a static component of the tissue. In classical histology, for a long time, glial cells were considered to be auxiliary and occupying no more than 40 % of the CNS volume. In recent years, astrocytes have been recognized by most of the world scientific community as active participants in modulation of synaptic transmission and synaptic plasticity. Moreover, these cells have been found to be directly involved in information processing in the brain. The diverse functions of glial cells organize, in fact, all aspects of the formation and functioning of the human nervous system. Emerging evidence every day suggests that metabolic changes in glial cells can cause neuronal dysfunction under disease conditions, pointing to the importance of neuron-glial interactions and the need for detailed and thorough investigation.
1. Croft W., Bellamy T.C., Dobson K.L., In Wu L.-J. Plasticity of Neuron-Glial Transmission: Equipping Glia for Long-Term Integration of Network Activity. Neural Plasticity. 2015. P. 1–11.
2. Stogsdill J.A., Eroglu C. The interplay between neurons and glia in synapse development and plasticity. Current opinion in neurobiology. 2017. Vol. 42. P. 1–8.
3. Кушнирёва Л.А., Коркотян Э.А., Семьянов А.В. Незаслуженно забытые: место глиальных клеток в гипотезах возникновения болезни Альцгеймера // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2019. № 105 (9). С. 1067–1095.
4. Vasile F., Dossi E., Rouach N. Human astrocytes: structure and functions in the healthy brain // Brain Structure and Function. 2017. Vol. 222. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s00429-017-1383-5 (дата обращения: 20.10.2021).
5. Heller J.P., Rusakov D.A. A Method to Visualize the Nanoscopic Morphology of Astrocytes In Vitro and In Situ. Methods in Molecular Biology. 2019. Vol. 1938. URL: https://link.springer.com/protocol/10.1007/978-1-4939-9068-9_5 (дата обращения: 20.10.2021).
6. Heller J.P., Rusakov D.A. Morphological plasticity of astroglia: Understanding synaptic microenvironment. Glia. 2015. Vol. 63. No. 12. P. 2133–2151.
7. Chaboub L.S., Deneen B. Astrocyte Form and Function in the Developing Central Nervous System. Seminars in Pediatric Neurology. 2013. Vol. 20. No. 4. P. 230–235.
8. Allen N.J., Lyons D.A. Glia as Architects of Central Nervous System Formation and Function. Science. 2018. Vol. 362. No. 6411. P. 181–185.
9. Scemes E., Giaume C. Astrocyte Calcium Waves: What They Are and What They Do. Glia. 2006. Vol. 54. No. 7. P. 716–725.
10. Wimo A., Ali G.-C., Guerchet M., Prince M., Prina M., Wu Y.-T. World Alzheimer Report 2015, The Global Economic Impact of Dementia. Alzheimer’s Disease International (ADI). 2015. URL: https://www.alzint.org/resource/world-alzheimer-report-2015 (дата обращения: 20.10.2021).
11. Siracusa R., Fusco R., Cuzzocrea S. Astrocytes: Role and Functions in Brain Pathologies. Frontiers in Pharmacology. 2019. Vol. 10. URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphar.2019.01114/full (дата обращения: 20.10.2021).
12. Hong S., Beja-Glasser V.F., Nfonoyim B.M., Frouin A., Li S., Ramakrishnan S., Merry K. M., Shi Q., Rosenthal A., Barres B.A., Lemere C.A., Selkoe D.J., Stevens B. Complement and microglia mediate early synapse loss in Alzheimer mouse models. Science. 2016. Vol. 352. No. 6286. P. 712–716.
13. Kim Y., Park J., Choi Y.K. The Role of Astrocytes in the Central Nervous System Focused on BK Channel and Heme Oxygenase Metabolites: A Review. Antioxidants. 2019. Vol. 8. No. 5. P. 121.
14. Afridi R., Kim J.-H., Rahman M.H., Suk K. Metabolic Regulation of Glial Phenotypes: Implications in Neuron-Glia Interactions and Neurological Disorders. Frontiers in Cellular Neuroscience. 2020. Vol. 14. P. 20.
15. Hayakawa K., Esposito E., Wang X. et al. Transfer of mitochondria from astrocytes to neurons after stroke. Nature. 2016. Vol. 535. P. 551–555.