Как серотонин влияет на развитие эмбрионов

1 августа 2019

Российские ученые совместно с коллегами из Швеции и США изучили действие серотонина (неправильно называемого «гормоном счастья») на зародышей разных животных. Результаты исследования могут объяснить влияние этого вещества на протекание беременности и развитие плода у женщин. Статья опубликована в журнале ACS Chemical Neuroscience. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).

Credit: Wilkimedia Commons

Серотонин — химический регулятор настроения и поведения. Он влияет на все активности организма от эмоций до моторики. В физиологии это вещество наиболее известно как передатчик сигнала между клетками в нервной системе. Оно также выполняет множество регуляторных функций: влияет на свертываемость крови, сокращение сосудов, выброс инсулина и прочее. Ученые обнаружили, что серотонин действует на организм не только через рецепторы на поверхности клеток. Он также связывается напрямую с внутриклеточными белками, изменяет их свойства, и в результате многие физиологические реакции проходят иначе. Однако раньше подобные процессы находили только у взрослых организмов, преимущественно млекопитающих и человека.

Давно известно, что изменение уровня серотонина или воздействие на его белки могут приводить к различным порокам развития зародыша. При этом внутриклеточные механизмы таких процессов изучены крайне слабо. Сотрудники Института биологии развития имени Н. К. Кольцова РАН совместно с коллегами из Каролинского института (Швеция) и Морской биологической лаборатории (США) провели уникальную работу по исследованию влияния серотонина на эмбриональное развитие позвоночных и беспозвоночных животных.

Они обнаружили, что в эмбрионах рыб, моллюсков и морских ежей на ранних стадиях формирования зародыша серотонин попадает в ядра клеток. Под действием специального фермента он присоединяется к белкам и таким образом изменяет их функции. Значительно позднее подобные изменения влияют на специализацию клеток, формирование различных тканей, органов и их систем. Данная работа позволила установить, что найденный механизм действия серотонина очень древний и работает сходным образом у разных организмов. Это может объяснять различные нарушения в развитии плода у беременных женщин, принимающих антидепрессанты на самых ранних этапах беременности. Многие из подобных лекарств влияют на уровень серотонина во всем теле.

«Обнаруженные новые механизмы взаимодействия серотонина и белков-мишеней в ядрах клеток позволят иначе взглянуть на происходящие в эмбриональном периоде развития процессы. Дальнейшие исследования помогут понять особенности происхождения, условия и причины появлений ряда распространенных врожденных заболеваний, а также предложить новые направления в стратегиях их лечения и профилактики, начиная с самых ранних дней жизни», — отмечает одна из авторов статьи, доктор биологических наук, руководитель лаборатории сравнительной физиологии развития ИБР РАН Елена Евгеньевна Воронежская.

Текст: РНФ

Transglutaminase Activity Determines Nuclear Localization of Serotonin Immunoreactivity in the Early Embryos of Invertebrates and Vertebrates. Evgeny Ivashkin, Victoria Melnikova, Anastasia Kurtova, Nadja R. Brun, Alexandra Obukhova, Marina Yu. Khabarova, Alexander Yakusheff, Igor Adameyko, Kristin E. Gribble, Elena E. Voronezhskaya. ACS Chem. Neurosci.2019. https://doi.org/10.1021/acschemneuro.9b00346