Новая нейромедиаторная система на основе следовых аминов способна восстанавливать нервные клетки у взрослых особей

Исследовательская группа под руководством директора Института трансляционной биомедицины, научного руководителя Клиники высоких медицинских технологий СПбГУ профессора Рауля Гайнетдинова выяснила, что недавно открытая нейромедиаторная система на основе рецепторов к следовым аминам TAAR5 способна регулировать число нейронов дофамина и взрослый нейрогенез – образование новых клеток в некоторых структурах мозга у зрелых особей. Результаты исследования, опубликованного в журнале Neuropharmacology, в будущем позволят разработать новые лекарства для лечения таких нейродегенеративных заболеваний, как болезнь Паркинсона.

Распределение нейронов среднего мозга с различными нейромедиаторами у мышей дикого типа и тех, у кого ген TAAR5 был отключен. Credit: Raul R.Gainetdinov et al. / Neuropharmacology 2020

Многие современные лекарства созданы на основе воздействия на нейротрансмиттерные системы, в которых химические вещества передают сигналы между нейронами или от нейронов к другим клеткам. Среди наиболее известных таких систем находятся дофаминовая, норадреналиновая, серотониновая, гистаминовая, глутаматная и многие другие. Ранее ученым СПбГУ вместе с коллегами из Итальянского технологического института и Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. Павлова благодаря экспериментам на мышах-мутантах удалось показать, что в мозге есть еще одна нейротрансмиттерная система – в ней передача сигналов происходит за счет рецептора к следовым аминам TAAR5.

«Следовые амины или трейс-амины в основном представлены аминами, происходящими от аминокислот, у которых удалена кислотная часть. Таким образом, для каждой аминокислоты есть свой амин, – рассказал Рауль Гайнетдинов. – Обычно удаление кислотной части происходит с помощью ферментов декарбоксилаз, которые либо представлены в организме человека, либо находятся в бактериях, способных перерабатывать аминокислоты. Например, это происходит при гниении ткани. Поэтому, не удивительно, что высокую концентрацию следовых аминов находят в ферментированных продуктах: в сыре, вине, пиве, копчёностях».

Большинство из найденных рецепторов к трейс-аминам в мозге до недавнего времени рассматривались как исключительно обонятельные, которые участвуют в восприятии инстинктивных запахов – гнили, феромонов, хищников. Однако исследователи Института трансляционной биомедицины СПбГУ показали, что они представлены также в областях мозга, отвечающих за эмоции. В результате экспериментов с мышами, у которых был «выключен» ген, кодирующий белок TAAR5, ученые выяснили, что такие «нокаутные» грызуны ведут себя так, будто находятся под воздействием антидепрессантов или противотревожных препаратов.

Дальнейшие исследования новой нейротрансмиттерной системы были посвящены изучению влияния TAAR5 на дофаминовую систему, а именно на две области среднего мозга – вентральную область покрышки и черную субстанцию (Substantianigra). Последняя играет важную роль в развитии многих нейродегенеративных заболеваний, в том числе болезни Паркинсона. Как утверждают исследователи, результаты экспериментов оказались неожиданными.

«При отсутствии TAAR5-рецепторов у взрослых “нокаутных” грызунов число нейронов дофамина в чёрной субстанции головного мозга увеличилось на 30%. Такой рост возможен либо в период развития организма, либо во время образования новых нейронов у зрелых особей, так называемого “взрослого” нейрогенеза. Известно, что небольшое число новых нейронов появляется у млекопитающих и во взрослом состоянии, обычно это происходит в двух зонах головного мозга – субвентрикулярной и субгранулярной. В этих зонах, а также в нервной ткани вокруг желудочков мозга мы и обнаружили эти рецепторы. Было показано, что “взрослый” нейрогенез может регулироваться рецепторами серотонина, дофамина, а также адренорецепторами, и, в частности, повышается при действии антидепрессантов. Мы оценили статус “взрослого” нейрогенеза и нам удалось установить, что у мышей-“нокаутов” без TAAR5 в этих “нейрогенных” зонах значительно усиливается образование новых нейронов», – отметил профессор.

Ученые предполагают, что рецепторы следовых аминов, детектируя продукты распада аминокислот внутри мозга, являются той сенсорной системой, которая запускает процесс возникновения новых нейронов при разнообразных патологиях мозга. Возможно, что рецепторы следовых аминов не только вовлечены в регуляцию психоэмоционального состояния, но также могут оказывать существенное влияние на «взрослый» нейрогенез, тем самым открывая новые возможности для лечения нейродегенеративных заболеваний мозга, в том числе болезней Паркинсона и Альцгеймера.

Сейчас перед учеными стоит важная задача – найти селективные антагонисты TAAR5, которые будут усиливать нейрогенез. Дальнейшие исследования позволят лучше понять молекулярный механизм увеличения числа дофаминовых нейронов Substantianigraу «нокаутных» мышей.

Текст: пресс-служба СПбГУ