Ученые Колумбийского университета обнаружили ген, «выключение» которого вызывает депрессию очень необычным способом. Pcdhαc2 запускает в организме кодирование белков для узнавания аксонами серотониновых нейронов друг друга. Это исследование опубликовано в 2017 году в Science. Нейрон, структурная единица нервной ткани человека, имеет два типа отростков: дендриты – многочисленные и короткие, и аксон – длинный, как правило один (подробнее об этом можно прочитать в материале «Клетки нервной системы» серии «Нейронауки для всех»).
Слева: серотониновые нейроны (белый) нормальной мыши равномерно распространены по гиппокампу. Справа: гиппокамп мышей с нокаутированным геном Pcdhαc2. Аксоны спутаны, есть участки «без серотонина». Илл: T. Maniatis/Columbia`s Zuckerman Institute
Первый тип служит для принятия электрохимического импульса, а второй для дальнейшей его передачи. Соединяясь между собой посредством специальных контактов – синапсов, нейроны формируют цепи, по которым и передается сигнал в определенные участки мозга. С возрастом количество цепочек может уменьшаться или увеличиваться – все зависит от образа жизни человека.
По мере возрастных изменений в количестве нервных цепей отростки нервных клеток уменьшаются или перемещаются в другое место. Для того чтобы их «перемещения» были упорядочены, существует специальный механизм: на клеточной мембране каждого нейрона находится определенный набор белков, и если он будет совпадать с набором собственных белков аксона, то соединения не будет. С помощью такого «взаимного отталкивания» нейронные аксоны верно распределяются по пространству мозга и не образуют бессмысленных скопрений в одном и том же месте. Таким образом, формируются нейронные сети правильной топологии, и информация в мозге обрабатывается в нормальном режиме.
Нейробиологи из Колумбийского университета экспериментальным путем выяснили, что может произойти, если белковый «идентификатор» не сработает. Ученые отключили ген у мышей, отвечающий за кодирование мембранных белков серотониновых нейронов. Как мы помним, серотонин – это нейромедиатор, участвующий в регуляции эмоций и настроения. В результате эксперимента аксоны серотониновых нейронов сближались друг с другом в произвольном порядке, и некоторые участки мозга остались без серотониновой «подзарядки», что вызвало депрессивное поведение мышей.
Животных запускали в водный лабиринт, в котором было необходимо добраться до поплавка- платформы, чтобы не утонуть. Мыши с нормальными нейронным связями аксонов справлялись с задачей лучше, так как прилагали больше усердия, чем животные с нарушенной серотониновой сетью. Последние быстро переставали плыть и бороться, при этом не имея проблем с мышцами и координацией.
В ходе дальнейшего скрининга генов круг сузился до Pcdhαc2. Именно он запускает кодирование идентификационных белков на мембране нейронных отростков, не дает аксонам перепутываться и сбиваться в клубки — обеспечивает правильность образования серотониновых нейронных цепочек.
В настоящее время основные причины возникновения депрессии неплохо изучены. Однако новый механизм ее образования, открытый колумбийскими нейробиологами, может дать толчок в разработке иных методов поиска факторов появления этого заболевания, а также лекарственных или генно-инженерных способов лечения депрессии.
Текст: Екатерина Заикина
Pcdhαc2 is required for axonal tiling and assembly of serotonergic circuitries in mice
Weisheng V. Chen, Chiamaka L. Nwakeze, Christine A. Denny, Sean O’Keeffe, Michael A. Rieger, George Mountoufaris, Amy Kirner, Joseph D. Dougherty, René Hen, Qiang Wu, Tom Maniatis
Science 28 Apr 2017: Vol. 356, Issue 6336, pp. 406-411
DOI: 10.1126/science.aal3231
Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.
Американским нейробиологам впервые удалось «пробудить» регенеративный потенциал одного из типов клеток сетчатки млекопитающих и обеспечить способность видеть свет слепым от рождения лабораторным животным. Ученые считают,…
Американские исследователи определили механизм формирования и биохимическую роль так называемых протеиновых «капель». Они необходимы для хранения нейромедиаторов в нейронах, а также участвуют в формировании иммунного…
Учёные обнаружили сеть нейронов, которая играет ведущую роль в формировании временного восприятия опыта. Статья об этом вышла в журнале Nature. Credit: Норвежский университет естественных и…
Починить разорванные нейроны спинного мозга можно, вернув их в более молодое состояние, – об этом сообщает исследование, опубликованное в конце августа в журнале Nature. Credit: Sofroniew…
Головоногие моллюски и каракатицы в частности – настоящие мастера маскировки. Они могут становиться практически незаметными в самых разных местах. Как нервной системе удается управлять этим…
Как известно, журнал Nature, одно из самых авторитетных изданий в мире, начинался как научно-популярный журнал, поэтому до сих пор в каждом выпуске есть новости науки…
Влияют ли размеры мозга и сложность его строения на способность горевать, взялись выяснить итальянские исследователи. Изучив поведение дельфинов и китов, которые могут проявлять чувства по…
Сегодня мы продолжаем нашу традицию рассказывать о самых важных публикациях в истории нейронаук, работах, ставшими классическими. В 2006 году в журнале Science в разделе Brevia…
Кора головного мозга млекопитающих, как известно, включает шесть нейронных слоев – так называемый неокортекс. Cильнее всего он развит у человека. Однако более древние и простые…
Учёные из Средиземноморского института нейробиологии, входящего во французский Институт исследовательской медицины (INSERM) совершили очень интересное открытие. Судя по всему, им удалось воочию увидеть, как мозг…
Учёные из Средиземноморского института нейробиологии, входящего во французский Институт исследовательской медицины (INSERM) совершили очень интересное открытие. Судя по всему, им удалось воочию увидеть, как мозг…
Куда движется отрасль современной нейровизуализации? Конечно, в сторону магнитно-резонансной томографии. Ни один другой метод диагностики не позволяет столь контрастно и детально зафиксировать как внутреннее строение…
Ученые из Медицинской школы Университета штата Вашингтон в Сент-Луисе и инженеры из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне в 2016 году создали датчики, которые нейрохирурги смогут имплантировать…
Быстрое торможение нервных импульсов в нашем мозге осуществляется при помощи специального «тормозного» нейромедиатора, гамма-аминомасляной кислоты (GABA или ГАМК). Основной рецептор ГАМК – это так называемый…
Считается, что специализированная нервная ткань, позволяющая проводить электрические сигналы по всему телу, есть только у животных. Ключевую роль в передаче электрических сигналов играют маленькие молекулы…
Нейропатическая боль – хронический, трудно поддающийся лечению синдром, при котором даже легкое прикосновение приносит больным невыносимое страдание. Ученые из детского госпиталя в Бостоне и Национального…
В наш мозг встроена функция, позволяющая нам игнорировать повторяющиеся звуковые стимулы, как на примере мышей выяснили исследователи из из Медицинской школы Университета Дьюка и Нью-Йоркского…
Исследователи из Имперского колледжа Лондона и Кембриджского университета впервые наблюдали за тем, как растут нейроны и образуются связи между ними после переноса клеток из мозга…
Большинство исследований, предметом которых было развитие зрения, проводились на модельных животных: мышах и рыбках данио рерио. Только вот основное их отличие от человека состоит в…
Биологи из Стэнфорда сообщают в Science о том, что им удалось показать, как мозгу удается вычленить важную информацию в окружающей среде и с ее помощью планировать…
Крайне воодушевляющие новости нейрореабилитации поступили из Швейцарии: пациенты с хроническим параличом нижних конечностей, сохраняющимся в течение нескольких лет, благодаря точечной электрической стимуляции спинного мозга научились…
Американские молекулярные биологи впервые получили трехмерную структуру активированного рецептора серотонина (3А), что позволит создать более эффективные препараты против синдрома раздраженного кишечника и облегчить побочные эффекты…
Каждое наше действие происходит поэтапно: сначала его надо спланировать, а потом выполнить. Но как связаны нейроны в этом простом, на первый взгляд, контуре? Долгое время…
Нейробиологи разработали классификацию генетической экспрессии типов клеток головного мозга мыши и воспользовались ей, чтобы выявить два новых типа нейронов, участвующих в движении. Обе работы –…
В любом учебнике по биологии жирным шрифтом (а иногда ещё и курсивом в придачу) написано, что генетический материал всех клеток многоклеточного организма одинаков, а различия…
Учёные из Медицинской школы Мэрилендского университета выявили изменения в системе вознаграждения мозга, связанные с депрессией. О своем открытии они рассказали в статье в журнале Nature…
Сегодня на портале Neuronovosti.Ru – смешение жанров. С одной стороны, рассказ пойдет о свежайшей статье в Science, новый номер которого посвящен нейронаукам, а с другой…
Эксперименты с участием мышей помогли ученым раскрыть некоторые «социальные» функции мозга. Исследованиеопубликованов журнале Nature. Клетки зоны CA2 в гиппокампе. Сredit: Felix Leroy and David H. Brann/Siegelbaum…
Несколько лет назад ученые доказали, что астроциты играют роль «утилизатора» поврежденных митохондрий, выделяющихся из нейронов, например, при ишемическом стрессе. Работа группы исследователей из Китая и…
Проведенные в 2016 году исследования дают нам новые представление о ночной жизни синапсов. Обе работы, опубликованные в Science, демонстрируют значительные изменения в структуре и в…
Одна из главных проблем современной медицины — это боль. А в борьбе с болью одним из мощнейших средств уже давно стали опиоиды, вещества, которые связываются с опиоидными…
Вот уже несколько лет гребневики – двуслойные морские животные, похожие на медуз, но не имеющие стрекающих клеток – не дают покоя нейробиологам и зоологам: имеется…
Спите 7-8 часов в сутки и будете здоровы. Эта фраза – не просто совет от специалистов по ЗОЖ, с каждым новым исследованием она обрастает все…
Остаться парализованным из-за повреждения позвоночника – это, безусловно, трагедия как для пациентов, так и для их близких. То, как быстро восстановится спинной мозг при повреждениях,…
Изучив более 12 000 особей дрозофил, ученые из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете идентифицировали ген под названием nemuri (от японского nur – сон), который заставляет нас больше…
Согласно одной из статей в журнале Science за 2016 год, группа нейронов способна одновременно активироваться вспышкой света даже на следующий день после стимуляции единичной клетки….
Тот факт, что хронический недосып сказывается на сердечно-сосудистой системе, было известно давно. Однако молекулярные механизмы, лежащие в основе этого эффекта, долгое время оставались неизвестными. В…
Несколько лет назад выяснили, что заставляет наш мозг погружаться в сон и просыпаться. Исследование, проведённое командой из Оксфорда и опубликованное в Nature в 2016 году,…
Препарат, который помогает бросить курить, может принести пользу и в нейробиологии. Сверхмалые дозы препарата варениклина, судя по исследованию из свежего выпуска журнала Science, смогут при…
Ученые выяснили, как именно кетамин способствует устранению депрессии. Они показали, что препарат активирует рост дендритных шипиков на нейронах медиальной префронтальной коры в мозге. Считается, что…