Щоб нейрони продовжували нормально працювати після кисневого голодування, в них потрібно захистити рецептори, які допомагають нервовим клітинам обмінюватися сигналами один з одним.
Нейрони гіпокампа миші. (Фото: Julie Pryor / Flickr.com .)
Нейрони гіпокампа миші. (Фото: Julie Pryor / Flickr.com.)
<
>
Коли в головному мозку порушується кровопостачання (наприклад, через інсульт або через травму), то в ньому падає рівень кисню, або, як ще кажуть, починається гіпоксія. Мозок до гіпоксії чутливий більше, ніж інші органи, навіть короткочасна нестача кисню призводить до пошкоджень мозкової тканини. Але механізм таких пошкоджень досить непростий - тут задіяно багато різних молекул і клітинних процесів.
Дослідники з Інституту теоретичної та експериментальної біофізики (ІТЕБ) РАН вивчали, як гіпоксія позначається на рецепторах АМРА. Це мембранні білки, які служать каналами для іонів, які подорожують між клітиною і зовнішнім середовищем. АМРА-рецептори починають працювати за сигналом нейромедіатора глутамата, який, в свою чергу, широко використовують збуджуючі нейрони: глутамат включає рецептори, і вони, перегрупувавши іони з обох боків мембрани, допомагають передати сигнал далі по ланцюжку. АМРА-рецептори - найбільш поширені збуджуючі рецептори нервової системи, і вони є практично у всіх структурах головного мозку. Деякі захворювання центральної нервової системи людини безпосередньо пов'язані з порушенням в регуляції активності АМРА-рецепторів, тому нейробіологи приділяють їм дуже багато уваги.
Сергій Левін, Мирослав Ненов і їх колеги вирішили перевірити, як на АМРА-рецепторах позначається гіпоксія і чи можна якось захистити їх від неї. Однак самі рецептори є комплекси з декількох модулів-субодиниць, які синтезуються в клітці окремо і які потім з'єднуються в великий функціональний рецептор. Причому рецептор може по-різному працювати залежно від того, які модулі-субодиниці в ньому є, а яких ні. Наприклад, за відсутності певної субодиниці рецептори відкриваються для іонів кальцію, в результаті в нейроні кальцію стає багато, і, як наслідок, активність нервової клітини змінюється і в ній виявляються деякі патологічні ознаки. В результаті і клітина може загинути, і вся нейронна мережа почне працювати інакше, і все може закінчитися відхиленнями в роботі мозку в цілому.
Тому дослідники намагалися зрозуміти, як гіпоксія впливає на субодиниці АМРА-рецепторів окремо. Виявилося, що рівень однієї з них падає, а решту гіпоксію як ніби не відчуває. Однак головна мета експериментів була в тому, щоб дізнатися, як на рівень білків, з яких збираються рецептори, подіють захисні речовини. Таких речовин використовували два: протизапальний імунний білок інтерлейкін-10 і молекула, переважна активність ферменту кальпаіна (інгібіторів кальпаіна властиві нейропротекторні властивості, крім того, вони допомагають впоратися з наслідками ішемії). Здавалося б, обидва речовини разом повинні діяти краще, ніж окремо, проте, за словами Мирослава Ненова, якщо використовувати відразу кілька активних речовин, ми можемо зіткнутися з негативними ефектами, які тільки посилюються від їх спільного застосування.
Втім, з интерлейкином-10 і інгібітором кальпаіна виявилося, що вони проявляють позитивний ефект як порізно, так і в комбінації. У статті в Neuroreport йдеться, що при одночасному використанні ці речовини не тільки виправляють ситуацію з однією з субодиниць, але навіть допомагають підняти її рівень навіть вище, ніж раніше. З іншого субодиницею все відбувається складніше: одне з нейропротекторних речовин навіть знижує її рівень в деяких випадках гіпоксії, проте якщо обидва нейропротектора будуть діяти разом, то вони підтримають кількість цієї субодиниці без будь-яких сюрпризів і дивацтв.
Автори роботи експериментували зі зразками гіпокампу, одного з головних центрів пам'яті, так що можливо, нові дані допоможуть розробці методів лікування, спрямованих на відновлення пам'яті, зіпсувалася через якихось гіпоксичних пошкоджень.
Дослідження підтримані грантом Російського наукового фонду (РНФ).
За матеріалами прес-служби ІТЕБ РАН.