Кроме того, исследователи обнаружили новые механизмы того, как TLR4 регулирует функцию памяти в нормальном, неповрежденном мозге.
Исследование, проведенное на крысах и опубликованное в журнале Brain, Behavior and Immunity, может привести к лечению, направленному на ограничение дефицита памяти после травмы головного мозга.
«Дефицит памяти является основным долгосрочным неблагоприятным последствием травмы головного мозга, и способность медикаментозного лечения, проводимого через день после травмы, улучшать функцию памяти, представляет значительный клинический интерес», – сказал Виджи Сантакумар, доцент кафедры молекулярной, клеточной и системной биологии. в Калифорнийском университете в Риверсайде, который руководил исследованием. «Резаторвид, препарат, одобренный для клинических испытаний при других заболеваниях, в нашем исследовании эффективно блокировал TLR4 и улучшал посттравматический дефицит памяти."
В мозгу есть нейроны и ненейрональные клетки, называемые глия.
В нормальном мозге активность нейронов подавляется TLR4; в поврежденном мозге TLR4 увеличивает активность нейронов. В частности, после травмы головного мозга TLR4 увеличивает возбудимость в зубчатой извилине, цепи, участвующей в обработке памяти в гиппокампе, структуре мозга, которая играет важную роль в обучении и памяти.
Исследование под руководством Калифорнийского университета в Риверсайде показало, что только нейроны участвуют в TLR4-опосредованном повышении возбудимости поврежденного мозга. Напротив, глиальные клетки необходимы для TLR4-опосредованного снижения возбудимости в нормальном мозге.
«Мы обнаружили, что подавление передачи сигналов TLR4 через день после сотрясения головного мозга, обычное для занятий спортом и дорожно-транспортных происшествий, снижает возбудимость и улучшает производительность рабочей памяти через неделю или месяц», – сказала она. «Наши данные показывают, что процессы, лежащие в основе повреждающих эффектов травмы головного мозга, могут выборочно использоваться для терапии и могут сохранять функцию памяти после травмы."
Как именно TLR4 влияет на функцию памяти в нормальном и поврежденном мозге, неясно.
«Хотя фактические механизмы неизвестны, предполагается, что TLR4 регулирует функцию памяти, подавляя нейронную активность в нормальном мозге, тем самым улучшая соотношение сигнал / шум», – сказал Сантакумар. "После травмы действие TLR4 меняется на усиление нейрональной активности и повышение возбудимости, что увеличивает шумную и неспецифическую активацию нейронов и снижает соотношение сигнал-шум. Возможно, что после травмы TLR4 нарушает клеточные процессы, участвующие в формировании памяти, что в настоящее время исследует моя лаборатория.
Суть в том, что ингибирование передачи сигналов TLR4 в поврежденном мозге приводит к улучшению долговременного дефицита рабочей памяти на срок от нескольких недель до месяца."
Сантакумар был заинтригован общей иммунной сигнальной молекулой, TNF?, который способствует как TLR4-зависимому снижению возбудимости в нормальном, неповрежденном мозге, так и TLR4-опосредованному увеличению возбудимости после сотрясения головного мозга. В нормальном мозге задействованы глиальные клетки; в поврежденном мозге задействованы нейроны.
"Наше исследование выявило новую роль нейронального TNF? в регулировании возбудимости ", – сказала она. «Мы были удивлены, что глиальная передача сигналов по сравнению с нейронными опосредована одной и той же сигнальной молекулой, TNF?, по-разному влияет на возбудимость нейронов."
Затем Сантакумар и ее команда планируют определить, как передача сигналов TLR4 через глиальные медиаторы подавляет возбудимость сети и способствует улучшению памяти в нормальном мозге. Исследователи также планируют изучить, как можно выборочно манипулировать передачей сигналов TLR4 нейронов после травмы.
«Мы заинтересованы в том, чтобы определить, предотвращает ли блокирование передачи сигналов TLR4 после травмы реорганизацию сети и аномальные изменения ритмической или осцилляторной активности мозга, которые имеют решающее значение для обработки памяти», – сказала она.
Сантакумар присоединился к исследованию Акшаты А. Коргаонкар, первый автор исследовательской работы, научный сотрудник Медицинской школы Вашингтонского университета в Санкт-Петербурге. Луи; Сьюзан Нгуен, Дипикар Сехар и Дипак Субраманиан из УЦР; и Ин Ли, Дженив Геварра и Кевин С. ЧАС. Панг из Медицинской школы Рутгерса в Нью-Джерси, где Сантакумар, специалист по эпилепсии и черепно-мозговой травме, работала до того, как присоединилась к преподавательскому составу UCR в 2018 году.
Исследование было поддержано Национальным институтом здоровья; Граждане, объединившиеся для исследования эпилепсии; и штат Нью-Джерси.