Объединение методов идентификации белков позволило определить 10 390 белков олигодендроцитов, которые могут стать факторами развития шизофрении. Масс-спектрометрия – это основной метод, благодаря которому можно «обозначить» белки. Однако, и он не лишен недостатков. Одна из ключевых проблем протеомики (науки о белках), заключается в проблеме различия белков, имеющих одинаковую массу, но различные структуры. И эту проблему решили в Университете Campinas (UNICAMP) в Бразилии,опубликовав результаты работы в Proteomics.

Чтобы проще вникнуть в проблему, вставшую перед учёными, скажем пару слов об основах масс-спектрометрии: масс-спектрометр – основной аппарат, используемый в исследованиях такого типа, и он работает как весы, сортируя молекулы по их массе (точнее — сортируя ионизированные частицы по соотношению заряд-масса). Белки, выделенные из образцов (клеток), наносятся на специальную матрицу. После помещения в аппарат с помощью лазера они ионизируются и разделяются на маленькие фрагменты – пептиды. Затем они переводятся в газообразное состояние и в вакууме разгоняются, после чего попадают на детектор. Быстрее всего долетают те, у которых масса меньше. Определение масс множества пептидов и обработка полученной информации позволяют примерно установить структуру белка-источника.

И хотя вероятность того, что попадутся различные пептиды с одинаковой массой, крайне мала, такое всё-таки случается. В этой ситуации аппарат может «запутаться» и неверно определить белок-источник или вовсе не определить его. На решение этой проблемы и направили свои усилия исследователи из Бразилии.

Они решили использовать «предварительную сортировку» молекул перед подачей в аппарат. Для этого учёные использовали 2D-жидкостную хроматографию для разведения гидрофильных последовательностей от гидрофобных. Таким образом, сначала гидрофильные белки поступают в спектрометр, а самые гидрофобные остаются до последнего, уменьшая вероятность того, что две различные молекулы с эквивалентными массами будут интерпретироваться только одним прибором.

К концу эксперимента из 223 000 идентифицированных белков 10 390, принадлежащих олигодендроцитам, вошли в статью. Ученые, помимо всего, определили и их принадлежность к тем или иным процессам, в которых они принимают участие.

«Это похоже на решение головоломки с миллионами паззлов. Когда вы впервые открываете коробку, все они смешаны и перекрываются. Вы должны начать с их сортировки. Когда мы работаем с протеомикой, мы постоянно стремимся разрабатывать более совершенные методы сортировки», — объясняет Даниэль Мартинс-де-Суза (Daniel Martins-de-Souza), главы лаборатории нейропротеомики в Университете Campinas (UNICAMP) в Бразилии.

Объединение методов позволило значительно повысить количество и качество идентификации белков, что стало крупным шагом в масс-спектрометрии. Именно в олигодендроцитарной патологии сейчас видят ключ к шизофрении, поэтому олигодендроцитарный протеом очень важен для изучения.

neuronovosti.ru/oligodendrocytes-proteomics-mass-spectr

Люди с болезнью Паркинсона с трудом принимают решения, и именно это может быть одной из основных причин проблемного передвижения, характеризующего болезнь. Данные учёных из Лос-Анджелеса свидетельствуют о том, что неврологические факторы, лежащие в основе болезни Паркинсона, могут быть немного сложнее, чем принято считать. Исследование также может проложить путь для разработки стратегии по обнаружению болезни Паркинсона на ранних стадиях.

Согласно публикации журнала Current Biology, команда из UCLA обнаружила, что люди с ранней стадией болезни Паркинсона испытывают трудности с перцептивным (основанном на информации, получаемой от органов чувств) принятием решений только тогда, когда сенсорная информация слаба. В результате они должны опираться на более ранний опыт. Когда сенсорная информация сильна, люди с болезнью Паркинсона способны принимать решения.

Открытие поможет объяснить известное явление, связанное с болезнью Паркинсона, которое называется «парадоксальным движением»: люди даже во время медикаментозной терапии испытывают трудности с ходьбой. Как правило, они выражаются  «шарканьем» и сутулостью. Но иногда помогает сенсорная информация: при перешагивании горизонтальных линий, нарисованных на полу, походка значительно улучшается.

«Это говорит о том, что проблема для людей с болезнью Паркинсона — не ходьба сама по себе, а создание движущейся картинки без помощи сенсорной информации. У пациентов с болезнью Паркинсона в нашем исследовании ориентация в пространстве оказывалась нарушенной только тогда, когда они для самоуправления должны были полагаться на информацию, полученную из памяти», — говорит старший автор исследования Мишель Бассо (Michele Basso), профессор Семельского института нейробиологии и психологии человека UCLA.

Во время принятия решений люди интегрируют информацию из памяти с помощью сенсорной информации, находящейся перед ними. Например, когда они переходят улицу и видят, что движется автомобиль, они, основываясь на прошлом опыте, определяют, есть ли у них достаточно времени для того, что успеть перейти на другую сторону. Иногда же текущая информация настолько ясна, что ссылаться на предыдущий опыт нет необходимости.

Нерешительность как признак патологии

Опираясь на опыт двух десятилетий «выводов по Бассо» и других исследователей нейрофизиологических основ принятия решений, команда UCLA провела эксперименты среди десятка пациентов с болезнью Паркинсона и сравнила их результаты с результатами здоровых людей. Задача состояла в принятии решений на основе визуальной информации, которая была двусмысленной настолько, что требовала от участников воспоминать предыдущих опыт. В этих случаях у пациентов с болезнью Паркинсона обнаруживались значительные проблемы с созданием единого мнения о ситуации и принятием решений.

Открытие командой UCLA добавляет все больше доказательств в пользу того, что заболевание не имеет лечения, и лишь хирургическое вмешательство может облегчить симптомы до определенной степени.

«Болезнь Паркинсона уже давно рассматривается в качестве ограничения двигательных задач. Это происходит в мозге на уровне одной из его областей — базальных ганглиев — и связано с нарушением обмена нейротрансмиттера дофамина, который перестаёт производится на достаточном для нормального функционирования уровне», —  отмечает Бассо.

Лечению не подлежит

Пациенты в исследовании UCLA находились на ранних стадиях заболевания и активно лечились для того, чтобы у них нормализовался дофаминовый обмен. При этом, предварительные результаты группы Бассо показали, что нарушение процесса принятия решений, связанных с памятью, кажется, не зависит от лечения пациентов с «ранним Паркинсоном».

«Болезнь Паркинсона — мультисистемная патология, которая, вероятно, затрагивает множество областей мозга и систем нейромедиаторов. Наше открытие позволяет предположить, что дисфункция, которую мы обнаружили, не имеет прямого отношения к дофамину. Наши следующие исследования попытаются подтвердить это предположение», — замечает исследовательница.

Учитывая, что все пациенты в исследовании UCLA находились на ранней стадии заболевания, их мозг всё равно демонстрировал дисфункцию в принятии решений. Бассо и её коллеги также надеются найти точную «метку», которая позволит говорить о болезни на ранней стадии. Обнаружение и лечение патологии окажется важной стратегией, ибо как раз к этому времени у пациентов начинаются проблемы с ориентацией в пространстве, что уже говорит о значительных повреждениях мозга.

Следующий шаг — эксперименты по визуализации мозговой активности как у здоровых людей, так и у пациентов с болезнью Паркинсона. Это поможет определить неврологические факторы, связанные с нарушением функции принятия решений.

neuronovosti.ru/parkinson-desision

Врачи рекомендуют спать не менее 8 часов – это всем известно. Но почему именно 8? Количество часов сна, конечно, индивидуально, и зависит от различных особенностей организма (даже от наличия сколиоза). Однако теперь в журнале Journal of Behavior Therapy and Experimental Psychiatry сообщается, что те, кто спит менее 8 часов в сутки более подвержены развитию депрессии и появлению тревожности, потому что негативные мысли в голове не дают им покоя.

К такому выводу пришли исследователи из университета Бигхамтон в Нью-Йорке. Профессор и бывший аспирант этого университета оценили продолжительность сна у людей, которые испытывали приступы беспокойства или тяжелых размышлений перед сном.

Участникам эксперимента показывали различные изображения, отслеживая движения их глаз. Было обнаружено, что чем меньше человек спал, тем сложнее ему было сместить свое внимание от негативных изображений, что может свидетельствовать о роли количества сна в восприятии реальности.

Иными словами, усложнение отвлечения от негатива может сказываться на общем психологическом состоянии человека – наблюдается тенденция к «застреванию» отрицательных мыслей в голове. Такие люди попросту не могут игнорировать эту информацию и зацикливаются на ней. Этот замкнутый круг приводит к тому, что люди становятся более уязвимыми к различного рода психологическим расстройствам – депрессии, тревожности и беспокойства. В конечном итоге, это может привести даже к суициду.

neuronovosti.ru/lostsleepbad

От чего страдал герой «Морфия» Михаила Булгакова? Может быть, от слабоволия, может быть – от безысходности или других причин. Сколько людей, столько и мнений. Но наверняка можно сказать одно: ведущую роль в этом сыграл опиоидный анальгетик, а точнее – его побочный эффект – привыкание.

Сейчас, конечно, существуют другие опиоиды, которые гораздо эффективнее. Но все они действуют не совсем избирательно – преимущественно взаимодействуя с одним типом рецептора, они влияют и на другие. Именно по этой причине они снимают сильную боль так же эффективно, как и вызывают головную боль, тошноту и множество других побочных эффектов.

Эта проблема решается всего лишь созданием селективного препарата, действующего на один конкретный тип рецептора. Но есть одна загвоздка – доподлинно структуру его до сих пор не удавалось выяснить. Структура активированного каппа-опиоидного рецептора стала известна лишь недавно, и именно это позволяет разработать эффективное средство, которое бы избирательно и прочно связывалось с каппа-опиоидным рецептором, но не активировало мю-опиоидные рецепторы – источники побочных эффектов. Именно они опосредуют привыкание к средству, необходимость в повышении дозы и передозировку.

Из-за своего маленького размера и «нежности» выяснить структуру рецептора с помощью рентген-структурного анализа ранее никак не удавалось. Для преодоления этой трудности исследователи создали суспензию из выделенных рецепторов в специальной смеси из воды и липидов, после чего вода удалялась и следовало ещё множество трюков для стабилизации рецептора в активном состоянии (даже крошечные специально подобранные для этого антитела).

С помощью различных ухищрений учёным всё-таки удалось получить кристаллическую структуру рецептора и выяснить важнейшие сайты связывания с лигандами. Об этой находке они рассказали в Cell. Она стала важнейшим шагом на пути к созданию эффективных и безопасных обезболивающих препаратов нового поколения.

neuronovosti.ru/opio

Нейробиология вкуса шоколадных тортов, кофе или сочных бифштексов пополнилась новыми деталями. Открытый ранее белок TRPM5 выступал в качестве своеобразного «дегустатора» этих продуктов, и если его удаляли, пропадала и способность распознавать сладкое, горькое и умами (вкус белковых продуктов). Однако работа, опубликованная в PNAS, доказывает, что аналогичную роль в системе вкуса выполняет и ещё один белок – TRPM4.

В экспериментах учёных из Университета Буффало мыши с TRPM4 активно и с удовольствием пили сахарную воду. Они также избегали пробовать хинин. Животным же, лишённым этого белка на вкусовых рецепторах, было гораздо труднее различать сладкое, горькое и умами.

Догма, гласящая, что распознавание горьких, сладких вкусов и умами зависит от наличия во вкусовых рецепторах только белка TRPM5, оказалась неверной. И это исследование помогает понять, как на самом деле работает система вкусовой идентификации.

Как и TRPM5, TRPM4 представляет собой ионный канал. Находящиеся на мембране вкусовых клеток каналы TRPM5 и TRPM4 открываются, когда продукты с разным вкусом попадают на язык. Это вызывает цепную реакцию, в которой клетки продуцируют электрический сигнал, идущий в мозг и сообщающий, из какого «отдела» языка и какой интенсивности пришёл стимул.

Нынешняя работа показала, что мыши обладали максимальной чувствительностью к сладким, горьким и умами-стимулам, когда у животных присутствовал как TRPM5, так и TRPM4. Удаление любого из этих белков вызывало снижение чувствительности, а удаление обоих оставляло мышей вообще без способности различать мир вкусов.

Стоит сказать, что TRPM5 и TRPM4 есть и на вкусовых рецепторах человеческого языка, также доказано, что TRPM5 играет роль в том, как люди ощущают вкус.

Знание о том, как устроена вкусовая сенсорная система, возможно, позволит в будущем помогать пациентам с расстройствами питания.

neuronovosti.ru/omnomnom

Ещё со времён Гиппократа врачи задумывались о связи между эпилепсией и депрессией. Но лишь сейчас появились адекватные способы для её регистрации. Исследователям Университета Рутгерса и Колумбийского университета удалось доказать, что расстройства сферы настроения или даже клиническая депрессия и эпилепсия имеют весьма конкретную корреляцию и могут иметь одну и ту же генетическую природу, о чем они рассказали в журнале Epilepsia. Это открывает перспективы для более точного скрининга и подбора лечения для пациентов, страдающих этими патологиями.

Сейчас в США около 2,3 миллиона взрослых и более 450 000 детей и подростков имеют эпилепсию. Также, согласно оценкам федеральных служб, в 2015 году примерно у 16,1 миллионов взрослых в возрасте 18 лет в США случался по крайней мере один серьёзный депрессивный эпизод. К сожалению, для нашей страны такой подробной и показательной статистики нет, но, скорее всего, слишком сильно данные различаться не будут.

Учёные исследовали десятки семей с родственниками, у которых наблюдалась эпилепсия, и сравнили распространённость среди них расстройств настроения с общей популяцией населения США. Они обнаружили, что среди тех, кто имел фокальную (или ограниченную по локализации очага активности) форму эпилепсии, гораздо чаще проявлялись и симптомы депрессии. Но если говорить об эпилепсии генерализованной, то тут такой связи не прослеживалось.

«Нарушения в сфере настроения – депрессия, например – сильно недооцениваются и не лечатся у людей с эпилепсией», — отмечает Гэри А. Хейман (Gary A. Heiman), доцент кафедры генетики в Университете Рутгерса и старший автор работы. «Клиницистам необходимо следить за психическим благополучием пациентов с эпилептической активностью, и если вдруг начинают проявляться те или иные нарушения – не откладывать их коррекцию в дополнении к основной терапии. Это сильно улучшит качество их жизни».

Конечно, по словам учёных, чтобы определить конкретные гены, которые повышают одновременный риск развития и того, и другого недуга, необходимо провести дополнительные исследования. Но понимание этой связи уже отрывает перед исследователями новые возможности для изучения проблемы.

neuronovosti.ru/epilepsy_and_depression

Исследователи UCLA разработали первую карту регуляции генов в нейрогенезе человека – процессе, посредством которого нейронные стволовые клетки превращаются в нейроны. Учёные определили факторы, которые влияют на рост мозга, и в некоторых случаях создают основу для некоторых нарушений его функций, которые могут проявиться позже по ходу жизни. Об этом всём они рассказали в журнале Cell.

Человеческий мозг отличается от мозга мышей и обезьян большей площадью коры (серого вещества). Эта самая высокоразвитая и молодая часть органа отвечает за мышление, восприятие и сложные коммуникации между разными структурами органа. Учёные сейчас только начинают понимать молекулярные и клеточные механизмы, которые стимулируют рост человеческого мозга, а также роль, которую они играют в человеческом познании.

Развитие мозга управляется экспрессией генов в определённых его областях или типах клеток, а также в определённые временные рамки. Экспрессия генов – это тот процесс, с помощью которого инструкции, записанные в ДНК, превращаются в функциональный продукт – белок. Она регулируется на многих уровнях различными сегментами ДНК, действующими как переключатели включения-выключения в нужные моменты моменты. Но до сих пор не было такой «карты», которая бы смогла описать активность и расположение этих переключателей на хромосоме во время нейрогенеза.

Используя метод молекулярной биологии, называющийся ATAC-seq, исследователи Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (UCLA) отобразили области генома, которые запускаются во время нейрогенеза. Они объединили эти данные с информацией об экспрессии генов этих областей мозга, а также с полученной ранее информацией о хромосомной «складчатости», которая влияет на кодирование генетической информации. Комбинированные данные помогли им определить регуляторные элементы для ключевых генов при нейрогенезе. Например, если один из них – ген EOMES/Tbr2 – выключается, то это связано с серьёзными пороками развития головного мозга.

Научная команда подтвердила роли целевых генов с использованием технологии CRISPR – метода, с помощью которого фрагменты ДНК в клетках можно удалить, чтобы «отредактировать» подмножество регуляторных переключателей, а затем оценить их влияние на экспрессию генов и нейрогенез.

Нейробиологи обнаружили, что корни некоторых психиатрических расстройств, которые развиваются позже в жизни, например, шизофрении, депрессии или СДВГ, «растут» из нарушений на самых ранних стадиях развития мозга у плода. Исследователи отмечают, что запускаются во время нейрогенеза даже будущие интеллектуальные возможности человека.

Помимо этого учёные расшифровали последовательность нуклеотидов, которая изменяет экспрессию рецептора фактора роста фибробластов, регулирующего важные биологические процессы, включая клеточное деление, и «назначающего» клеткам конкретные задачи. Эта последовательность более активна у людей, чем у других животных, что помогает объяснить, почему человеческий мозг больше.

neuronovosti.ru/vmeste_navsegda

Выяснилось, что мозг людей, умерших от болезни Гентингтона (БГ) и мозг людей, умерших от болезни болезни Паркинсона (БП) имеют очень много общего на генетическом уровне, несмотря на то что это два очень разных заболевания. Выводы, представленные в журнале Frontiers in Molecular Neuroscience, показали, что большинство генов, активирующихся в нейронах при этих заболеваниях, связаны с одним и тем же иммунным ответом и воспалительными реакциями.

Не так давно открыто, что воспаление в центральной нервной системе играет определённую роль в развитии ряда нейродегенеративных заболеваний, включая БГ и БП, но теперь есть первое прямое сравнение этих двух разных патологий.

По мнению учёных, гипотеза о том, что мозг отвечает схожим образом на разные нейродегенеративные заболевания, имеет своеобразные клинические последствия. Они читают, что тогда можно было бы разработать общие терапевтические принципы, чтобы смягчить последствия недугов, поражающих центральную нервную систему.

Нервные клетки мозга людей, умерших с болезнями Гентингтона и Паркинсона или здоровыми, проанализировали с помощью секвенирования, которое предоставило информацию о состоянии всех генов в геноме. Сравнивая данные разных групп, исследователи из Бостонского медицинского центра определили, какие гены отличаются по активности. Таким образом они выявили картину общности между двумя заболеваниями.

Тем не менее нейробиологи полагают, что в пока найденные ими корреляции слишком предварительные, чтобы начать предлагать какие-то новые методы лечения. Однако, принимая в расчет то, что многие противовоспалительные препараты уже доступны, они теоретически смогут пройти относительно короткий путь в клинических испытаниях до того этапа, когда официально приобретут свойство модулировать воспалительный ответ у людей с нейродегенеративными заболеваниями. Сюда же можно включить и болезнь Альцгеймера.

neuronovosti.ru/odin-konez

Диета с повышенным содержанием соли вызвала у мышей изменения иммунной системы, которые привели к ухудшению когнитивных функций. Исследование было опубликовано в журнале Nature Neuroscience.

Известно, что у людей богатая солью диета вызывает повышение кровяного давления и увеличивает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. На клеточном уровне избыточное потребление соли приводит к дисфункции эндотелия — слоя плоских клеток, выстилающего внутреннюю поверхность сосудов. Однако долгосрочное влияние такой дисфункции изучено не было.

Невролог Константино Йадекола и его коллеги посадили мышей на диету с высоким содержанием соли, наблюдаемым в рационе некоторых людей. Спустя несколько недель такое питание привело к нарушению функций эндотелия, к ухудшению кровотока в мозге и, как следствие, нарушению когнитивных функций. Артериальное давление, тем не менее, было в норме.

Также диета с повышенным содержанием соли способствовала увеличению количества в кишечнике белых кровяных клеток Т-хелперов 17, которые защищают организм от внеклеточных патогенов, связаны с с различными аутоиммунными процессами, в том числе и с аллергическими реакциями и участвуют в регуляции противоопухолевого иммунного ответа. Выросли и уровни молекул IL-17, к высвобождению которых приводит увеличение количества TH-17. Как оказалось, именно это способствовало ухудшению работы мозга у мышей.

Несмотря на то, что исследование проводилось на мышах, учёные убеждены, что повышение уровня IL-17 будет аналогично влиять и на работу мозга человека. Следует отметить, что для подопытных грызунов последствия оказались обратимы — как только их рацион сменился на нормальный, работа их мозга тоже пришла в норму. Это свидетельствует о том, что и изменения в жизни человека, по всей видимости, помогут избавить от проблем, вызванных излишним потреблением соли.

neuronovosti.ru/saltbrain

Когда великого джазового пианиста Кита Джаретта спросили, не хотел бы он сыграть концерт, где играл бы вперемешку джазовые композиции и произведения классической музыки, тот ответил: «Нет, это смешно. Мне кажется, это практически невозможная вещь. Это как в схемотехнике – для каждой из двух вещей ваша система требует разных схем». Так что в то время, как неспециалисты считают, что переключиться с джаза на классику – пара пустяков, профессионалы знают, что это не такая уж и простая вещь. И нейробиологам, кажется, удалось найти этому объяснение.

В статье, опубликованной в журнале Neuroimage, учёные из Института когнитивных наук и наук о мозге человека Общества Макса Планка (MPI CBS) провели серию исследований, которые показывают, в чем разница в работе мозга джазиста и классика во время игры на фортепиано.

ЭЭГ-исследования показали, что главное различие кроется в фазе приготовления к выполнению моторного действия. Дело в том, что игра на клавишных инструментах состоит из ответов на два вопроса: сначала ЧТО сыграть (какие именно клавиши нужно нажать), а затем КАК сыграть (какими пальцами и как совершить само действие). Изучение электрической активности мозга 30 пианистов, половина из которых играет минимум два последних года в стиле джаз, а половина – «классики» показало, что любители исполнять классическую музыку сосредотачиваются на втором вопросе – поскольку в классической музыке ноты жестко прописаны и акцент делается именно на выразительности исполнения заданных нот. Джазовый же музыкант сосредотачивается на первом вопросе.

«Причина может заключаться в том, что разные стили исполнения — будь это искусное интерпретирование классического произведения или творческая импровизация в джазе — требуют от музыкантов совершенно разного, — говорит один из авторов исследования Даниэла Саммлер. — Следовательно, разные процессы, сопутствующие исполнению музыки, закрепились в их мозге, что затрудняет переключение между стилями».

Сам эксперимент выглядел изящно: музыкантам показывали в полной тишине экран, на котором рука играла аккорды с ошибками в гармонии и аппликатуре. Пианисты должны были повторять эти аккорды на беззвучной клавиатуре, одновременно регистрировалась электроэнцефалограмма. Любопытно, что как раз точнее воспроизвели аккорды со всеми ошибками классические музыканты, но комфортнее себя чувствовали джазовые исполнители.

neuronovosti.ru/all-that-jazz-2