Збуджені нейрони, позбавлені імунних клітин, не можуть заспокоїтися і можуть довести мозок до епілепсії.
Імунні клітини мозку під назвою мікроглія не тільки захищають мозок від інфекцій і прибирають різне клітинне сміття. Нещодавно ми розповідали, як ці клітини редагують нейронні мережі - вони можуть як знищувати міжнейронні контакти, так і допомагати формуватися новим контактам. Тобто мікроглія безпосередньо втручається в роботу мозку.
Дослідники з Медичного центру Маунт-Синай пишуть у статті в Nature, що вплив імунних клітин мозку на нейрони насправді ще глибший. Мікроглія, виявляється, служить для нейронних мереж своєрідними гальмівними колодками, не даючи нейронам безмежно збуджуватися. Тут потрібно згадати, що вся нейронна активність ділиться ніби на дві частини, збудження і гальмування. До нейрона прийшов імпульс, і він передав цей імпульс далі; більш того, нервові клітини можуть посилювати сигнали, і у відповідь на один імпульс генерувати відразу кілька.
Такий збуджений нейрон буде активно збуджувати оточуючих, але рано чи пізно він повинен зупинитися. Зупиняють його інші нейрони, які називаються інтернейрони, або нейрони гальмування. Сигнал від збуджених нейронів гальмування пригнічує збудження в іншому нейроні - і він поступово заспокоюється.
Нейрони гальмування вкрай важливі: не будь їх, збудливі нервові клітини просто ніколи б не змогли зупинитися - наприклад, на напружений м'яз вони б так і продовжували б посилати скоротний сигнал. Без нейронного гальмування нервовій системі загрожує перевезення, що може проявлятися і в неправильній роботі мускулатури, і в емоційній нестабільності, і взагалі в поведінці.
Але одних тільки нейронів гальмування мозку, мабуть, мало. Автори роботи експериментували з мишами, позбавленими клітин мікроглії. Коли таким мишам давали нейростимулятор, у них починалися епілептичні напади - тобто нейрони від стимуляції генерували безконтрольне збудження. У нормальних мишей, у яких імунні клітини були на місці, епілептичних нападів не було.
Без мікроглії в нервовій тканині ставало менше аденозину - молекули, яка пригнічує збудливість нейронів. (Те ж саме відбувалося, коли у мікрогліальних клітин відключали ферменти, від яких залежала поява аденозину.) Про аденозин ми іноді чуємо у зв'язку з кавою, тому що кофеїн блокує дію аденозину і тим самим підтримує нейрони в бадьорому стані. Аденозін не дає нейрону виділяти нейромедіатор глутамат, який працює як збудник, і стимулює роботу натрієвих каналів у мембрані нейрона. Через натрієві канали, що активно працюють, нейрон стає важко збудити.
Нейрони і мікроглія, що порушилися, працюють за принципом негативного зворотного зв'язку: нейрон виділяє молекули АТФ (аденозинтрифосфата), які приманюють клітини мікроглії - а вони, своєю чергою, перетворюють АТФ на аденозин, який заспокоює збуджений нейрон.
Заспокійливий ефект імунних клітин проявляється тільки в сірій речовині, але не в білій. До того ж цей ефект обмежується лише певною ділянкою мозку, тобто клітини мікроглії можуть заспокоювати лише поруч розташовані нейрони. Крім того, така система спрацьовує не дуже швидко, і тому автори роботи вважають, що імунне придушення нейронних сигналів спрацьовує вдовгий, коли якийсь нейронний ланцюг потрібно відключити на тривалий час. (Для більш оперативного відключення використовуються нейрони гальмування.) Якщо нейронний ланцюг буде відпочивати аж надто довго, то синапси між нейронами розпадуться - тобто мікроглія може сприяти розформуванню нервових ланцюжків.
Клітини мікроглії - не єдині службові клітини, які втручаються в роботу нейронів. У мозку є ще так звані астроцити, клітини-няньки: вони живлять нейрони, підтримують їх і виконують інші допоміжні роботи. Однак останнім часом з'являються дані, що астроцити безпосередньо втручаються в електричну активність нейронів - наприклад, вони підтримують в мозку особливі електричні хвилі, необхідні для вищих когнітивних функцій.
Все це ускладнює загальну картину, але з іншого боку, так можна краще зрозуміти, звідки відбуваються ті чи інші психоневрологічні розлади. Та ж мікроглія активно спілкується з іншими імунними клітинами тіла, і тут легко уявити, як занадто сильне або занадто слабке гальмування може бути пов'язане з якимись імунними неполадками в організмі.