Астроциты в процессе старения: морфофункциональные изменения, роль диет, нейрон глиальное взаимодействие
Одна из наиболее актуальных проблем современных биомедицинских исследований мозга – поиск способов выявления и предотвращения дистрофических и нейродегенеративных возрастных изменений на ранних стадиях. В настоящий момент собран значительный пласт информации о таких изменениях в нейронах, но необходимо детальное изучение изменений в нейрональном микроокружении. Одним из важнейших компонентов нейронального микроокружения являются астроциты (Verkhratsky et al., 2021). Астроциты обеспечивают метаболическую поддержку и защиту нейрональных клеткок, нейрон-астроцитарные взаимодействия лежат в основе синаптической пластичности, астроциты регулируют процессы образования новых синапсов, их реорганизации и элиминации (Verkhratsky and Nedergaard, 2014). Морфологически астроциты характеризуются множественными ветвящимися отростками. Крупные, оптически разрешённые, отростки, создают каркас, мелкие дистальные (лежащие за пределом оптического разрешения) отростки охватывают синапс и представляют собой основной функциональный компартмент астроцита: их мембраны плотно укомплектованы транспортерами, контролирующими ионный гомеостаз, удаление из синаптической щели глутамата и снабжение нейрональных терминалей глутамином, обеспечивая синаптическую передачу. Число астроцитарных ветвей и дистальных отростков непостоянно. При этом эффективность функционирования астроцита как компонента нейронального микроокружения напрямую зависит от их морфологии: уменьшение числа крупных ветвей будет сопровождаться снижением площади территориального домена, площади, подконтрольной астроциту, уменьшение числа мелких – ухудшение охвата синапса. Полученные нами ранее результаты показывают, что с возрастом происходит атрофия мелких астроцитарных отростков, что приводит к необратимым функциональным изменениям (Popov et al., 2021). Но возможно ли повлиять на процесс здорового старения с целью замедлить его и с помощью каких факторов? Нами было показано, что у молодых животных сокращение потребления калорий (СК) приводит к разрастанию дистальных астроцитарных отростков, что увеличивает эффективность захвата нейромедиаторов (Popov et al., 2020). Диеты с высоким содержанием жиров (ВСЖ) в случае молодых животных также приводила к позитивным результатам: разрастание астроцита, улучшение захвата нейромедиаторов, увеличение долговременной потенциации, улучшение исследовательского поведения (Popov et al., 2022). Полученные результаты позволяют предположить, что возрастной процесс атрофии астроцитов может быть замедлен, или временно приостановлен посредством корректировки пищевого рациона. Для полноты исследования необходимо рассмотреть нескольких возрастных групп, подвергнутых различным диетам (СК и ВСЖ). В качестве возрастных групп будут использованы мыши в возрасте 9-12 и 20-24 месяцев, апробированные в наших предыдущих исследованиях (Popov et al., 2021), и соответствующие взрослому, и стареющему состояниям. Мы изучим как изменяется морфология астроцитов, определим количество их крупных и мелких дистальных отростков, покажем как меняется эффективность захвата нейропередатчика, формирование ДВП. Нами будет получена подробная информация о белок-липидном составе цитоплазмы астроцитов, энергетическом состоянии митохондрий и эффективности электрон-транспортной цепи. Нами будут выполнены исследования по измерению кальциевой активности с помощью генетически кодируемых сенсоров. Нами будут проведены гиппокамп зависимые поведенческие тесты. Иными словами нами будет выполнен весь комплекс исследований в результате чего будут выдвинуты предположения о задействованных в этом процессе механизмах. Расшифровка этих механизмов позволит определить терапевтические мишени, воздействие на которые может способствовать компенсаторному восстановлению морфологических и функциональных характеристик астроцитов, снижающихся в ходе старения, что позволит замедлить или временно остановить этот процесс.
6 Января 2024 года 31 Декабря 2026 года
Список публикаций по проекту
- (2025). Astrocytes in maintaining neuronal health and brain function: interplay of aging, diet, and environment. Metab Brain Dis 40 (8), 291
- (2026). Features of Biochemical and Hematological Parameters and Chromosomal Disorders in Lymphocytes of Aging Primates of the Kurchatovsky Complex of Medical Primatology. Dokl Biochem Biophys 526 (1), 1–10
- (2026). In situ fluorescence optical nanotomography with ultra-high axial resolution. Opt Lasers Eng 201, 109677
- (2026). Peptide Modulator of TRPV1 Channel Increases Long-Term Potentiation in the Hippocampus and Reduces Anxiety and Fear in Mice Under Acute Stress. Mar Drugs 24 (2), 59
- (2026). Biochemical Adaptation and Telomere Shortening in Javanese Macaques in Response to Social Isolation. Dokl Biochem Biophys ,
- (2026). Mapping and modulating brain dynamics in aging and neurodegeneration with electroencephalography and integrated neurotechnologies in primates. Front Neurosci 20, 1689222

