Анна Ильющенкова
Нейрокасты: каждому аксону – свой слой
Сайт НЕВРОНЬЮС, который Вы собираетесь посетить, содержит материалы исключительно для работников здравоохранения. Нажимая на кнопку «Войти» Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.
Учёные из Токийского технологического института изучили молекулярные механизмы взаимодействия аксонов, а именно то, как они удерживаются в соответствующих слоях зрительной системы мушек дрозофил. Исследователи предполагают, что результаты помогут стабилизировать регенерирующие аксоны на желаемой глубине, например, при трансплантации нейронов после травмы.
У мухи дрозофилы в мозге многослойная зрительная система, как и у людей. Чтобы она функционировала правильно, каждый слой должен получать конкретные сигналы от определенных нейронных скоплений. Для этого аксоны в формирующейся нервной системе должны расти до слоёв-мишеней, а затем формировать там устойчивые связи.
Чтобы определить, как эти связи образуются, команда Такаши Сузуки (Takashi Suzuki) исследовала функции двух рецепторных белков фермента тирозин-фосфатазы, называемых LAR и Ptp69D. Эти белки необходимы для группы фоторецепторов R7 – светочувствительных клеток, аксоны которых заканчиваются в шестом слое (М6) мозгового вещества или медуллы (medulla), которая представляет собой второй узел зрительной доли дрозифил, состоящий в целом из 10 слоев (от М1 до М10).
Исследователи создали мутантные эмбрионы мух, в которых фоторецепторы R7 не содержали генов LAR и Ptp69D. И оказалось, что у этих насекомых более 80 процентов аксонов R7 не заканчивались в слое M6. По мере развития они часто смещались назад или выходили из медуллы полностью.
Затем учёные использовали контролируемую температурой систему экспрессии генов, чтобы определить, как объединённая экспрессия генов LAR и Ptp69D повлияла на специфичное для слоя M6 смещение аксонов R7. На самом низком уровне экспрессии почти все аксоны R7 находились вне медуллы, но по мере повышения её уровней до нормальных, физиологических значений, аксоны R7 скапливались в слое M6.
Команда продолжила эксперимент и обратно внедрила гены LAR и Ptp69D в мутантных мушек. Их повторное введение минимизировало смещение и восстановило нормальное положение аксонов R7 в медулле. Этот спасательный эффект был подавлен, когда учёные воспользовались индуцированными мутациями, чтобы частично удалить восстановленные гены, влияющих на функции нейронов. Все эти результаты говорят о том, что внутриклеточная сигнализация от LAR и Ptp69D играет ключевую роль в формировании стабильных соединений в медулле.
Интересно, что восстановление только экспрессии LAR привело к тому, что R7-аксоны в основном оканчивались в слоях М0 и M6, в то время как восстановление экспрессии только Ptp69D приводило к окончанию этих аксонов в слое М3. Это наблюдение предполагает, что слои М0 и М6 содержат лиганды для LAR, а М3 – для Ptp69D.
Выводы, которые сделали исследователи, говорят о том, как аксоны взаимодействуют при развитии зрительной системы. Теперь одной из основных задач в будущих работах станет выявление лигандов LAR и Ptp69D, которые предположительно будут посредниками в конкретном слое.
Сайт НЕВРОНЬЮС, который Вы собираетесь посетить, содержит материалы исключительно для работников здравоохранения. Нажимая на кнопку «Войти» Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.
Химики из университета штата Иллинойс совместно с их коллегами из университетов Пенсильвании, университета Вандербильда и университета Королевы Марии в Лондоне впервые сумели получить детальную структуру фибрилл альфа-синуклеина, ключевого белка болезни Паркинсона. Открытие опубликовано в Nature Structural and Molecular Biology.
При болезни Паркинсона молекулы альфа-синуклеина образуют длинные фибриллы, которые нарушают работу мозга. Это чем-то похоже на амилоидные бляшки при болезни Альцгеймера, однако структура синуклеиновых фибрилл до последнего времени оставалась неясной в силу ее сложности.
Большая коллаборация исследователей использовала метод твердотельной спектроскопии ядерного магнитного резонанса и подтвердила полученные структуры при помощи электронной спектроскопии и рентгеноструктурного анализа.
«Это первое определение структуры целых фибрилл белка, очень важных для патологии болезни Паркинсона. Наш результат откроет множество новых областей исследования для диагностики и лечения болезни Паркинсона», — говорит руководитель исследования Ринстра Чад, профессор химии университета штата Иллинойс профессор химии.
«Повелителем» сна оказался ионный канал
Сайт НЕВРОНЬЮС, который Вы собираетесь посетить, содержит материалы исключительно для работников здравоохранения. Нажимая на кнопку «Войти» Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.
Как мозг решает, когда нам спать, а когда — просыпаться и заниматься ежедневными заботами? Кто этот таинственный часовщик, ежедневно переводящий наши внутренние часы в различные состояния? Наконец, удалось получить ответ на эти вопросы. Учёные Школы медицины Университета штата Мэриленд (University of Maryland School of Medicine, UM SOM) определили, как работает ключевой путь для фазого перехода между сном и борствованием. Он, по-видимому, играет главную роль именно в регулировке «переключателя». Исследование, опубликованное в Nature Communications, — первое, которое объясняет этот процесс в настолько подробных биофизических деталях. Открытие впоследствии может привести (и приведёт) к созданию более эффективных методов лечения бессонницы и последствий смены часовых поясов.
Мыши спят днём, и BК-каналы заторможены. Их дневная инактивация определяет высокую активность нейронов СХЯ, что заставляет мышей погружаться в сон. Ночью BК-каналы становятся активными, запуская ток ионов калия (K+), что нейрональную активность снижает. А это, в свою очередь, приводит к тому, что мыши просыпаются и, например, бегают в колесе. Эта связь между нейрональной активностью и циклами сна/бодрствования напоминает таковую у людей, только смена происходит наоборот. Схема: Андреа Мередит.
Сон и бодрствование — это основные два состояния, в которых поочерёдно пребывает человек всю свою жизнь. Но миллионы людей имеют проблемы с переходами между ними — им тяжело заснуть или спать по ночам, не просыпаясь, а затем крайне трудно бодрствовать в течение дня. Несмотря на десятилетия исследований того, как эти переходы работают, внутренние механизмы циркадного ритма остаются во многом загадкой для нейробиологов. Но совсем недавно появилось исследование, благодаря которому ситуация, наконец, может измениться.
Андреа Мередит (Andrea Meredith), доцент кафедры физиологии UM SOM, сфокусировала своё внимание на определенной области мозга — супрахиазматических ядрах гипоталамуса. Этот регион выступает в качестве внутренних часов, определяющих то, когда нам пора спать, как долго организму необходим сон и когда приходит время просыпаться. В супрахиазматическом ядре, которое специалисты сокращённо называют СХЯ, исследовательница сосредоточилась на ионных каналах, которые проводят электрический ток, передавая информацию от одного нейрона к другому. Таким образом, нашлась группа структур, известных как BК-каналы (Big K-channels, род калиевых канальных белков), которые оказались наиболее активными именно в СХЯ.
Доктор Мередит проводила исследования на мышах, чей график полностью противоположен людскому — они спят днём и бодрствуют ночью. Она обнаружила, что BК-каналы активны во время бодрствования, которое для мышей приходилось на ночной период; днём же они не работали.
Исследовательская группа изучала как нормальных мышей, так и генетически модифицированных таким образом, чтобы активность их BК-каналов не подавлялась. Затем учёные записывали её через электроды, помещённые в нейроны СХЯ. В мозге генетически модифицированной группы животных, где каналы не подвергались инактивации, отмечался более низкий уровень нейрональной активности, и это связывалось с продолжительным дневным бодрствованием. А для мышей, как вы помните, это нехарактерно.
Новые результаты в некотором роде удивительны по нескольким причинам. Исследователи до этого не знали, что любой физиологический процесс в организме, который опирается на инактивацию BК-каналов, можно воспринять как определённый механизм. Учёные знали, каким образом функционируют эти каналы, но не понимали, как именно нейроны используют этот механизм для того, чтобы регулировать кодировку информации в мозге. Это первое исследование, которое явно продемонстрировало, что обнаруженный процесс определяет циркадный ритм.
Ранее специалисты уже знали BК-каналы в качестве регулятора других физиологических функций. Они важны для активации мышц и играют важную роль в контроле артериального давления, частоты сердечных сокращений и функций мочевого пузыря. Мозговые функции этих каналов заключались в регуляции возбудимости нейронов, а также в контроле движения, обучения и памяти. Поэтому если вдруг каналы «выходят из строя», то клинически это проявляется в виде тремора, судорог, развития зависимости от чего-либо, а также проблем с обучением и памятью.
«Мы знали, что BК-каналы имеют ключевое значение для многих функций. Но теперь у нас появились убедительные свидетельства, что они ещё и специфически регулируют цикл бодрствование-сон. Это очень интересно! », — отмечает профессор Мередит.
Немногим ранее считалось, что смена «день/ночь» во многом обусловлена иным механизмом — количеством ионных каналов, которые располагаются на поверхности нейронов СХЯ. Но оказалось, что эта модель слишком упрощенная: главную роль играет не количество каналов, а то, что они активизируются и «замолкают» в определённое время суток.
Открытие имеет важное клиническое значение. Профессор Мередит обращает внимание на то, что новое понимание механизма инактивации потенциально сможет использоваться в разработке лекарственных средств, предназначенных для коррекции циркадных ритмов. Таким лекарством смогут корректировать проблемы со сном, лечить синдром смены часовых поясов, сезонное аффективное расстройство, а также все остальные патологии, связанные с нарушением работы СХЯ.
Сайт НЕВРОНЬЮС, который Вы собираетесь посетить, содержит материалы исключительно для работников здравоохранения. Нажимая на кнопку «Войти» Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.
Милосердов М.А.
Координация медицинской помощи больным с острыми нарушениями мозгового кровообращения на этапе госпитализации в Смоленском регионе. Автореферат кандидатской диссертации. Саратов.
Сайт НЕВРОНЬЮС, который Вы собираетесь посетить, содержит материалы исключительно для работников здравоохранения. Нажимая на кнопку «Войти» Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.
Синельщикова А.В.
Особенности неврологической патологии у детей дошкольного возраста в зависимости от патологии беременности различных сроков и течения перинатального периода. Автореферат кандидатской диссертации. Саратов.
Сайт НЕВРОНЬЮС, который Вы собираетесь посетить, содержит материалы исключительно для работников здравоохранения. Нажимая на кнопку «Войти» Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.
Ковалева Э.А.
Особенности отоневрологических расстройств и их коррекция у больных рассеяным склерозом. Автореферат кандидатской диссертации. Саратов.
Сайт НЕВРОНЬЮС, который Вы собираетесь посетить, содержит материалы исключительно для работников здравоохранения. Нажимая на кнопку «Войти» Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.
Овчинников А.В.
Неврологические формы гепатолентикулярной дегенерации (частота, особенности клинических проявлений, прогнозирование вариантов течения). Автореферат кандидатской диссертации. Москва.
Сайт НЕВРОНЬЮС, который Вы собираетесь посетить, содержит материалы исключительно для работников здравоохранения. Нажимая на кнопку «Войти» Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.
Торгашов М.Н.
Нейросоматические проблемы стрессовых воздействий. Автореферат докторской диссертации. Санкт-Петербург.
Сайт НЕВРОНЬЮС, который Вы собираетесь посетить, содержит материалы исключительно для работников здравоохранения. Нажимая на кнопку «Войти» Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.
Долгушева Ю.А.
Изучение факторов риска в генезе развития мозгового инсульта и смертности больных цереброваскулярными заболеваниями (с учетом фаз солнечного цикла). Автореферат кандидатской диссертации. Санкт-Петербург.
Сайт НЕВРОНЬЮС, который Вы собираетесь посетить, содержит материалы исключительно для работников здравоохранения. Нажимая на кнопку «Войти» Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.
Маруева Н.А.
Совершенствование модели медицинского обслуживания детей с эпилепсией и судорожными синдромами (на примере краевого противоэпилептического центра). Автореферат докторской диссертации. Красноярск.