На этой неделе в высокоимпактовых научных журналах из области нейробиологии читайте о неизвестной роли белка β-амилоида, о том, как в мозге создаются нейрональные ансамбли, какие различия есть в субпопуляциях нейронов головного мозга, а также о механизме развития тугоухости.
Неизвестная роль β-амилоида в здоровом организме
Brain, 2 ноября 2015
Известно, что развитие болезни Альцгеймера сопряжено с гибелью нейронов из-за накопления в тканях мозга белка β-амилоида в виде «бляшек». До настоящего времени ничего не было известно о том, выполняет ли β-амилоид какие-либо функции в здоровом организме. Благодаря исследователям, которые опубликовали результаты своих экспериментов в журнале Brain, выяснилось, что, оказывается, β-амилоид в организме здорового человека выполняет весьма важную роль. Какую? Этот белок поддерживает баланс медиатора ацетилхолина в головном мозге. β-амилоид образует комплексы с несколькими белками: ферментами ацетилхолинэстеразой и псевдохолинэстеразой (расщепляют ацетилхолин), а также с белком аполипопротеином Е (АроЕ). Когда образуются белковые комплексы, ферменты приобретают повышенную активность и катализируют расщепление излишков ацетилхолина в синаптических щелях и межклеточном пространстве, тем самым, оберегая нервную систему от перевозбуждения. Кроме того, в результате исследования удалось понять, как белок АроЕ связан с развитием болезни Альцгеймера. Высокое содержание АроЕ оказывает патогенное влияние, поскольку приводит к накоплению реактивных белковых комплексов, в состав которых входит β-амилоид.
Kumar R., Nordberg A., Darreh-Shori T. Amyloid-β peptides act as allosteric modulator of cholinergic signaling through formation of soluble BaβACs / Brain. 2015, November 2.
Изменился сам? Измени соседа!
Neuron, 4 November 2015
Трансформированные нейроны в коре ГМ (зеленые).
В журнале Neuron на опубликована статья, в которой говорится о том, как и почему нейроны выбирают, с кем из соседей стоит образовывать связи в процессе раннего развития организма. Во время развития коры головного мозга ГАМКергические тормозные интернейроны распознают и образуют связи с соседними возбуждающими нейронами. Этот процесс необходим для создания баланса возбуждения и торможения в развивающихся нейронных цепочках. В результате эксперимента исследователи обнаружили, что перепрограммирование возбуждающих нейронов в одном из слоев коры головного мозга молодых мышей приводит к изменению соседних тормозных нейронов и образованию множества новых связей между клетками. Нейроны, которые претерпели процесс перепрограммирования, распознавались соседними тормозными интернейронами, как «новые» клетки с другими свойствами, в результате чего интернейроны «подстраивались» под соседей и образовывали совершенно новый функциональный клеточный ансамбль. Таким образом, установлено, что тип нейронов имеет большое значение для образования связей между тормозными и возбуждающими клетками в коре головного мозга. Кроме того, ученые убедились в том, что связи между нейронами в мозге образуются не случайно, при этом каждый нейрон может влиять на соседнюю клетку, тем самым, участвуя в реализации такого феномена как нейропластичность.
Ye Z., Mostajo-Radji M.A., Brown J.R. Instructing Perisomatic Inhibition by Direct Lineage Reprogramming of Neocortical Projection Neurons/ Neuron, 2015, November 4.
Нейрон нейрону рознь
Neuron, 4 November 2015
Нейроны, которые используют нейромедиатор серотонин, участвуют в регуляции настроения, аппетита, частоты дыхательных движений и температуры тела. В настоящее время ученые начали активно изучать серотонинергические нейроны и то, как они отличаются друг от друга, а также какую роль их различия играют в развитии патологий. В статье, опубликованной в журнале Neuron, рассказывается о результатах эксперимента по изучению различий в популяции серотонинергических нейронов головного мозга мыши. Исследователи утверждают, что в головном мозге есть как минимум шесть типов серотонинергических нейронов, которые различаются по уровню экспрессии сотен генов. Кроме того, оказалось, что каждый тип нейронов отличается от другого не только уровнем экспрессии генов, но также по пути своего развития, анатомическому распределению, наличию определенных рецепторов на мембране клетки и по своей способности к генерации электрических импульсов. Также с помощью методов электрофизиологии удалось понять, что каждый тип серотонинергических нейронов выполняет определенные функции и участвует в регуляции разных поведенческих ответов. Зачем это нужно? Именно благодаря тому, что активно изучаются различия между субпопуляциями нейронов, в будущем удастся понять, как же отдельные группы клеток вовлечены в процесс развития заболеваний нервной системы.
Okaty B.W., Freret M.E., Rood B.D., et al. Multi-Scale Molecular Deconstruction of the Serotonin Neuron System / Neuron, 2015, November 4.
Механизм развития нейросенсорной тугоухости открыт
Cell, 5 November 2015
В журнале Cell опубликована статья, авторы которой изучали роль белка пежвакина (что с персидского значит «эхо») в развитии нейросенсорной тугоухости. Известно, что отсутствие этого белка приводит к потере слуха под воздействием даже слабого шума, однако, механизм развития этой патологии оставался неизвестным. Для своего эксперимента ученые использовали мышей с нокаутом (удалением) гена, который кодирует белок пежвакин. У мышей с дефицитом пежвакина (Pjvk−/−) исследователи наблюдали различные проявления тугоухости. Причем, обнаружили интересную зависимость степени потери слуха от количества детенышей в потомстве. Чем больше количество детенышей, тем больше «писков» они издают и тем сильнее степень тугоухости. Таким образом, выяснилось, что чувствительные волосковые клетки в слуховом аппарате мышей без пежвакина становились излишне восприимчивыми к воздействию звука и быстро погибали. Как оказалось, белок пежвакин связан с пероксисомами (органеллы в клетках, которые содержат фермент пероксидазу, отвечающую за образование пероксида водорода) и активирует их пролиферацию (деление, размножение) при окислительном стрессе. В отсутствие пежвакина сенсорные клетки фактически остаются без антиоксидантной системы, поскольку пероксисомы в норме защищают волосковые клетки от оксидативных повреждений, вызванных звуковым воздействием. Поэтому, наличие даже слабого шума быстро приводит к дегенерации чувствительных клеток во внутреннем ухе мышей.
Delmaghani S., Defourny J., Aghaie A., et al. Hypervulnerability to Sound Exposure through Impaired Adaptive Proliferation of Peroxisomes / Cell, 2015, November 5.