Circuito de chamada e resposta diz aos neurônios quando desenvolver sinapses

Circuito de chamada e resposta diz aos neurônios quando desenvolver sinapses

A descoberta dos cientistas do Salk explica o mecanismo de sinalização entre células astrócitos e neurônios que regula o desenvolvimento sináptico

LA JOLLA—Células cerebrais chamadas astrócitos desempenham um papel fundamental em ajudar os neurônios a se desenvolver e funcionar adequadamente, mas ainda há muita coisa que os cientistas não entendem sobre como os astrócitos realizam essas importantes tarefas. Agora, uma equipe de cientistas liderada pelo professor associado Nicola Allen descobriu uma maneira de os neurônios e astrócitos trabalharem juntos para formar conexões saudáveis ​​chamadas sinapses. Essa percepção da função normal dos astrócitos pode ajudar os cientistas a entender melhor os distúrbios ligados a problemas com o desenvolvimento neuronal, incluindo distúrbios do espectro do autismo. O estudo foi publicado em 8 de setembro de 2021, na revista eLife.

“Sabemos que os astrócitos podem desempenhar um papel nos distúrbios do neurodesenvolvimento, então queríamos perguntar: como eles estão desempenhando um papel no desenvolvimento típico?” diz Allen, membro do Laboratório de Neurobiologia Molecular. “Para entender melhor os distúrbios, primeiro precisamos entender o que acontece normalmente.”

As sinapses formam conexões críticas entre os neurônios, permitindo que os neurônios enviem sinais e informações por todo o corpo. As células astrócitos desempenham um papel no desenvolvimento da sinapse, dando instruções aos neurônios, como dizer a eles quando começar a desenvolver uma sinapse, quando parar, quando podá-la e quando estabilizar a conexão.

Allen e sua equipe analisaram mais de perto como esse processo ocorre no córtex visual do cérebro do camundongo. Eles sequenciaram o RNA dos astrócitos em diferentes estágios de desenvolvimento do cérebro para avaliar a atividade do gene e compararam com o desenvolvimento da sinapse neuronal. Eles descobriram que a sinalização dos astrócitos estava diretamente relacionada a cada estágio do desenvolvimento neuronal. Os pesquisadores então queriam saber como os astrócitos sabiam fazer esses sinais no momento certo.

Primeiro, os pesquisadores observaram o que acontecia com os astrócitos quando eles alteravam a atividade dos neurônios. Para fazer isso, eles impediram que os neurônios liberassem um neurotransmissor chamado glutamato, que pode sinalizar para os astrócitos, e isso impediu que os astrócitos mostrassem as alterações típicas do desenvolvimento. Em seguida, os cientistas impediram que os astrócitos respondessem aos neurotransmissores e descobriram que isso impedia os astrócitos de expressar os sinais corretos. Com essas duas manipulações, o desenvolvimento das sinapses também foi interrompido, de acordo com as alterações observadas nos astrócitos.

Coletivamente, as descobertas sugerem que os astrócitos estão respondendo aos neurotransmissores produzidos pelos neurônios para controlar o momento em que os astrócitos produzem sinais para instruir o desenvolvimento neuronal, de acordo com Allen.

“Faz sentido que você tenha esse feedback constante entre o neurônio e o astrócito”, diz Allen. “Eles estão enviando sinais um ao outro: 'Estou no lugar certo?' 'Sim você é.' 'Fiz uma conexão agora... devo mantê-la?' "Sim, você tem." E eles continuam indo e voltando.”

Em seguida, Allen e sua equipe estão estudando se esses sinais podem ser manipulados – por exemplo, para estimular neurônios a reparar sinapses ou formar novas em distúrbios do envelhecimento, como o mal de Alzheimer.

Outros autores incluem Isabella Farhy-Tselnicker, Matthew M. Boisvert, Hanqing Liu, Cari Dowling, Galina A. Erickson, Elena Blanco-Suarez, Maxim N. Shokhirev e Joseph R. Ecker de Salk; e Chen Farhy de Sanford Burnham Prebys.

A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde, Pew Charitable Trusts, Chan Zuckerberg Initiative, Howard Hughes Medical Institute e Hearst Foundations.

DOI: 10.7554 / eLife.70514