Vědci z University of California, Los Angeles popsali dva mechanismy, které pomáhají řídit vznik lidské mozkové kůry před narozením. Zjistili, že radiální glie – kmenové buňky, z nichž vzniká velká část neuronů a podpůrných buněk kůry – mění své chování podle toho, jak zpracovávají glukózu, a také podle fyzického kontaktu se signály přicházejícími z talamu. Talamus je hluboko uložená část mozku, která mimo jiné zprostředkovává přenos informací mezi různými oblastmi nervového systému.
Jednu část výzkumu zveřejnil časopis Cell pod názvem Metabolic atlas of early human cortex reveals glycolytic remodeling and pentose phosphate pathway control of cell fate transitions. Tým vedený Jessenyou Mil a Josem A. Sotem při ní porovnával darované lidské tkáně s mozkovými organoidy vytvořenými z kmenových buněk. Organoidy jsou laboratorní trojrozměrné buněčné modely, které napodobují některé rysy vyvíjejícího se orgánu.
Radiální glie podle studie výrazně využívají pentózofosfátovou dráhu. Jde o metabolickou cestu, při níž buňky z glukózy získávají mimo jiné stavební látky potřebné pro rychlé dělení. Když vědci snížili dostupnost glukózy nebo tuto dráhu narušili, změnilo se složení buněk vznikajících v organoidech. Přibylo vnějších radiálních glií a inhibičních neuronů, tedy buněk, které tlumí aktivitu jiných neuronů a obvykle se objevují později během vývoje. Doplnění ribózy, cukru využívaného při tvorbě nukleotidů, některé změny obnovilo.
Druhá studie, publikovaná v časopise Science pod názvem Thalamic NRXN1-mediated input to human cortical progenitors drives excitatory neurogenesis, se zaměřila na vliv talamu. Výzkumníci spojili kortikální a talamické organoidy do takzvaných assembloidů a sledovali jejich vzájemné působení pomocí zobrazování buněk a sekvenování RNA na úrovni jednotlivých jader.
Výběžky talamických neuronů se podle výsledků dostávaly do přímého fyzického kontaktu s radiálními gliemi ještě v době, kdy se v organoidech vytvářelo velké množství progenitorových buněk. Kontakt posunul jejich vývoj směrem k tvorbě excitačních neuronů, které přenášejí signály, a zvlášť k neuronům horních vrstev kůry. Ty jsou u člověka ve srovnání s řadou jiných savců výrazně rozšířené.
Výzkumníci spojili tento mechanismus s genem NRXN1, jehož produkt pomáhá vytvářet kontakty mezi nervovými buňkami. Po jeho vyřazení na straně talamických buněk se počet kontaktů s radiálními gliemi snížil a oslabila také tvorba neuronů horních vrstev. V assembloidech vytvořených z buněk člověka s mutací tohoto genu se signály z talamu chovaly odlišně než v kontrolních modelech. NRXN1 je už dříve spojován s poruchami autistického spektra, samotný pokus však neprokazuje, že popsaný mechanismus způsobuje tyto poruchy u lidí.
Obě práce ukazují, že radiální glie neurčují osud vznikajících buněk izolovaně. Jejich rozhodování ovlivňují jak dostupné živiny a buněčný metabolismus, tak signály z jiných částí vyvíjejícího se mozku. Závěry vycházejí především z lidských tkání a laboratorních organoidů, nikoli z přímého sledování vývoje mozku v těhotenství. Mohou proto pomoci objasnit rané procesy, které se podílejí na vzniku mozkové kůry, ale samy o sobě nepředstavují návod k léčbě neurologických onemocnění.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.