Нервові клітини людини розвиваються набагато повільніше, ніж у інших ссавців. Нові експерименти показали, що цей темп визначається активністю мітохондрій. Стимулюючи або пригнічуючи її, вчені змогли прискорити зростання людських нейронів і уповільнити зростання мишачих.
Нервова система людини росте виключно повільно, дозрівання нейронів розтягується на роки. При цьому у більшості інших тварин воно займає куди менше часу: наприклад, нейронам мишей досить декількох тижнів. Ця різниця вважається важливою для розвитку особливо складного мозку. Однак створюють її механізми лежать в базових процесах клітинного метаболізму і пов’язані з активністю мітохондрій. До таких висновків прийшли автори нової роботи, опублікованої в журналі Science.
Причини відмінностей у швидкості росту нейронів залишалися загадкою не одне десятиліття. Ще десять років тому П’єр Вандерхаген (Pierre Vanderhaeghen) і його колеги з Вільного Університету Брюсселя пробували поміщати нервові клітини людини в мозок миші. Однак з’ясувалося, що навіть в новому оточенні вони розвивалися з колишньою сповільненою швидкістю. Це змусило вчених шукати коріння проблеми глибше, всередині самих нейронів.
Для початку їм довелося знайти індикатор, що дозволяє визначати й відстежувати вік нервових клітин. Відповідним маркером виявився фактор транскрипції NeuroD1 – ділянка геному, який “включається” при переході клітини зі стану стовбурової на шлях розвитку зрілого нейрона. Тому біологи створили білкові мітки, що дозволяють зафіксувати активацію NeuroD1.
Далі вони визначали активність мітохондрій до і після цього моменту. Нагадаємо, мітохондрії – це органели, які проводять окислення глюкози, виробляючи молекули АТФ, які служать основним джерелом енергії для всіх інших процесів всередині клітини. Для моніторингу їх активності вчені відстежували споживання кисню. Така робота показала, що до двох тижнів після народження мітохондрії в нейронах мишей утилізують приблизно вдесятеро більше кисню, ніж у людини.
Гіпотезу про їх вплив на швидкість росту нейронів слід було перевірити. Тому Вандерхаген і його колеги хімічно прискорили мітохондріальний метаболізм нервових клітин людини in vitro, «в пробірці». І дійсно, їх дозрівання відбувалося набагато швидше звичайного.
Додаткове підтвердження дало повторення експериментів з пересаджуванням людських нейронів мишам. Якщо в таких клітинах мітохондрії заздалегідь стимулювали, то ці клітини дозрівали з «мишачою» швидкістю, протягом тижнів. І навпаки, уповільнення активності мітохондрій у нейронів мишей змушувало їх рости з тією ж неквапливістю, що і людські.