Роль Smad2 в нейропластичности у взрослых: по данным исследования пространственного обучения и памяти, зависящих от гиппокампа, и нейрогенеза

Пластичность нейронов у взрослых — важное и интересное явление в головном мозге, а нейрогенез в гиппокампе у взрослых непосредственно участвует в модуляции нейрональной пластичности посредством механизмов, которые изучены лишь частично. Мы провели эксперименты по усилению и подавлению функции Smad2 — транскрипционного фактора, выбранного среди генов, которые деметилируются после физической нагрузки, на основании анализа набора факторов, индуцируемых физической активностью, и соответствующей экспрессии генов, а также эффективного индуктора пластичности. В этих исследованиях после оценки в серии поведенческих тестов анализировали изменения числа клеток и их морфологии в зубчатой извилине гиппокампа у малоподвижных самцов мышей (пролиферацию и выживаемость клеток, включая их регионарное распределение, а также структурное созревание и дифференцировку, включая арборизацию, дендритные шипики и везикулы, специфичные для нейромедиаторов). В результате мы показали роль Smad2 в балансе между пролиферацией и созреванием дифференцирующихся незрелых клеток: подавление Smad2 увеличивает как пролиферацию, так и выживаемость циклирующих клеток в слое гранулярных клеток зубчатой извилины. Кроме того, Smad2 участвует в пластичности как новообразованных, так и зрелых нейронов у мышей, уменьшая дендритную арборизацию и число дендритных шипиков. Более того, подавление Smad2 избирательно нарушает пространственное обучение у мышей, ухудшая приобретение навыков выполнения пространственных задач как в долговременном обучении, так и в рабочей памяти. Эти данные свидетельствуют о том, что Smad2 участвует в пластичности нейронов у взрослых, влияя на пролиферацию и созревание нейронов зубчатой извилины. Smad2 — один из основных компонентов сигнального пути трансформирующего фактора роста β (TGF-β). Определение клеточной судьбы в нервной системе жестко координируется сигнальными путями SMAD2, как и последующие этапы дифференцировки, например рост дендритов и аксонов, миелинизация и образование синапсов. Однако исследований, которые напрямую оценивали бы роль этого гена в гиппокампе взрослых животных, не проводилось. Модуляция этих параметров в гиппокампе взрослых особей может влиять на поведение, зависящее от гиппокампа, что может прояснить механизмы, регулирующие нейрогенез и поведение у взрослых. Здесь мы демонстрируем роль Smad2 в созревании дифференцирующихся незрелых клеток и в пластичности зрелых нейронов. Кроме того, подавление Smad2 избирательно нарушает способности взрослых самцов мышей к пространственному обучению. Значимость: Smad2