Нейробіологи знайшли у мозку мишей короткі послідовності амінокислот, нейропептиди, відповідальні за передачу у мозку сигналів страху та відповіді на загрози. Дотепер вважалося, що за це відповідають традиційні молекули-передавачі сигналів — нейромедіатори. І саме на них націлювали лікування таких розладів, як посттравматичний стресовий розлад. Відкриття дозволить розробити ефективніші методи терапії подібних розладів. Результати дослідження опублікували в журналі Cell.
GIPHY
Навіщо розробляти сенсор для вивчення нейропептидів?
Вирішальне значення для розуміння функцій мозку та пов’язаних з ними розладів має дослідження того, як у мозку поширюються сигнали між нейронами. Однак досі більшість досліджень зосереджувалася на вивченні класичних нейромедіаторів, як-от ацетилхолін чи глутамат, які мають широкий спектр дії, який не завжди описує передачу сигналів окремих емоцій — страху, задоволення тощо.
Водночас зараз відомо близько сотні нейропептидів, які можуть регулювати передачу сигналу в різних випадках, наприклад, під час сприйняття загрози та виникнення відчуття страху. Вивчати їх складніше, ніж класичні нейромедіатори, адже бракує сенсорів, які могли б їх розпізнавати, а науковці, відповідно, — пов’язувати з різними процесами в мозку. Саме тому команда американських та південнокорейських науковців взялася розробляти сенсор, який фіксуватиме розривання везикул, у яких знаходяться нейропептиди.
Що вдалося дізнатися про передачу сигналів страху?
Науковці використали у дослідженні особливий варіант зеленого флуоресцентного білка, який виступав як сенсор завдяки здатності реагувати на зміни рН, які спричиняє вивільнення нейропептидів. Його приєднали до цитохрому b 561 — білка на поверхні везикул з нейропептидами, тож коли нейропептиди вивільнялися з везикул, сенсор починав флуоресціювати, тобто світитися, що і фіксували науковці.
Далі з допомогою цього сенсора взялися досліджувати відповідь мишей на стресові ситуації. Для цього у мишей піддавали дії нешкідливих рівнів електричного струму, щоб викликати у них страх. Під час цього у них спостерігалася флуоресценція в нейронах, що свідчить про вивільнення нейропептидів.
Щоб визначити, які саме пептиди залучені до передачі сигналів страху, науковці додавали блокатори цих нейропептидів, а також — нейромедіатора глутамату, який вважають ключовим у передачі сигналів, пов’язаних зі страхом, до мигдалини. Таким мишам вмикали звуки електрошокера, щоб перевірити, чи викличе це в них страх.
Як виявилося, блокування глутамату викликало «завмирання» мишей, тобто реакцію страху, тоді як трьох нейропептидів (CGRP, PACAP та субстанція P) — ні. Тобто, саме ці нейропептиди були відповідальними за завмирання і без них сигнали страху в мозку не передавалися.
Тест, якому піддавали мишей: блокування нейропептидів викликало зникнення реакції страху, тоді як блокування глутамату — ні. Kim et al. / Cell
Для чого вивчати страх у мишей?
Раніше вважалося, що нейропептиди лише регулюють передачу сигналу нейромедіаторами, які діють швидше. Однак, оскільки вдалося виявити їхню ключову роль у передачі сигналів, пов’язаних зі страхом, це може допомогти лікувати посттравматичний стресовий розлад, тривожність, а також біль, який виникає через надмірну активацію нейронів. Крім того, сенсор, розроблений науковцями, може допомогти дослідити нейропептиди, які залучені до передачі інших важливих сигналів, наприклад пов’язаних з рухом і пам’яттю, у мозку.
- Нещодавно у мозку приматів, зокрема макак-резус, знайшли сигнальний шлях, який допомагає їм за лічені секунди розпізнавати обличчя родичів, які вони бачать лише периферійним зором.