Дедритный шипик – заморозить и изучить

В методах, которыми пользуются нейронауки – пополнение.  Швейцарские исследователи из Высшей политехнческой школы в Лозанне (EFPL) предложили использовать струю жидкого азота для мгновенной заморозки ткани мозга и последующим электронно-микроскопическим изучением ее тонкой структуры. И сразу же применили этот метод к изучениям микрометровых выступов на поверхности нейронов – дендритных шипиков, которые и образуют синапсы.  Статья, опубликованная в журнале eLife, рассказывает о неожиданных находках.

Геометрия шипиков и присутствие мембран в их шейках. Илл. из обсуждаемой статьи

Как мы уже сказали, большинство синаптических связей во взрослом мозге человека расположены на дендритных шипиках – небольших, длиной в микрометр, выступах, отходящих от поверхности нейронов. Точный размер и форма шипиков определяют, насколько хорошо потенциал действия передается от одного нейрона к другому.

Эти детали становятся очень важными, когда нейробиологи хотят смоделировать нейронные цепи или понять, как информация передается между нейронами через них. Однако их небольшие размеры и трудности с сохранением мозговой ткани в ее естественном состоянии всегда оставляли открытым вопрос о том, какова истинная структура дендритного шипика.

Ученые из Школы естественных наук EPFL использовали метод мгновенного замораживания струей жидкого азота в сочетании с очень высоким давлением, чтобы мгновенно сохранить небольшие кусочки мозговой ткани. Исследователи из лабораторий Грэма Нотта и Карла Петерсена после такой мгновенной заморозки использовали 3D-изображения с высоким разрешением с помощью электронных микроскопов, чтобы понять, насколько застывшая истинная структура дендритного шипика похожа на ту, что была показана в предыдущих исследованиях. Оказалось – очень похожа, за исключением одного важного аспекта: метод мгновенного замораживания показал  существование дендритных шипиков со значительно более тонкими шейками, чем наблюдалось ранее.

Новое открытие подтверждает значительный объем теоретических и функциональных данных, накопленных много лет назад, которые показывают, что дендритные шипы являются химическими, а также электрическими компартментами, изолированными от остальной части нейрона тонкой и высокоомной шейкой с мембранами внутри. Вариации диаметра шейки шипика оказывают важное влияние на то, как синапс влияет на остальную часть нейрона.

«Помимо выявления истинной формы этих важных структур мозга, эта работа подчеркивает полезность методов быстрого замораживания и электронной микроскопии для получения более детального представления об архитектуре клеток и тканей», — говорит Грэм Нотт, один из руководителей исследования.

Текст: Алексей Паевский

“Ultrastructural comparison of dendritic spine morphology preserved with cryo and chemical fixation” by Tamada H, Blanc J, Korogod N, Petersen CCH, Knott GW. eLife, 2021

Let's block ads! (Why?)