brain
                Кредит: CC0 Public Domain

Исследовательская группа, возглавляемая венским Центром исследований мозга MedUni, наметила, как типы клеток, которые формируют нейроэндокринные командные центры, которые контролируют практически все аспекты телесного метаболизма, эволюционируют во время развития мозга. Исследование, в котором использовались самые передовые инструменты для различения клеток на молекулярном уровне, показало совершенно неожиданное происхождение и программы развития для многих нервных клеток, а также описывает, как миллионы нейронов собираются в точно сплетенную сеть при рождении. Они также нашли ключевые молекулярные признаки, называемые сетями транскрипционных факторов, нарушение которых было напрямую связано с ожирением, посттравматическим стрессом и дефицитом сна (нарколепсия/бессонница). Понимание схемы развития области мозга, в которой размещены командные клетки высшего порядка для ключевых гормональных систем, будет способствовать пониманию практически всех нейроэндокринных заболеваний, связанных с развитием.
                                                                                       

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, исследуется, как развивается гипоталамус на моделях мышей, а также данные по геномным связям с заболеваниями человека. Гипоталамус содержит калейдоскоп нейроэндокринных командных нейронов, которые управляют гормональными реакциями практически на любой периферический стимул, который человек испытывает на протяжении всей жизни. Гипоталамические центры играют центральную роль в регулировании, среди прочего, стресса, температуры тела, циклов сна и дня и ночи, репродукции, потребления пищи и жидкости и веса тела. Ключевая трудность, с которой столкнулись исследователи, заключалась в том, что гипоталамус эволюционировал для размещения множества типов клеток в минимальном объеме мозга, что, несомненно, является наиболее гетерогенной и функционально сложной областью мозга.

Исследование в основном основывалось на секвенировании РНК с одной клеткой, самом совершенном наборе инструментов для молекулярного профиля типов клеток. Данные из десятков тысяч клеток были объединены, чтобы понять, когда и где рождаются нервные клетки, как они находят свое конечное положение и созревают в нейронные типы, которые могут управлять гормональными реакциями, и с помощью каких механизмов они воспринимают телесные сигналы и передают их в высший мозг. центры. В результате они смогли не только рационализировать организацию всех нейрональных типов, которые, как было показано, существовали во взрослом гипоталамусе в течение прошлого столетия, но и обнаружили до сих пор неизвестные нейроны.

Исследовательская группа особенно изучила дофаминовые нейроны, которые ингибируют высвобождение пролактина, гормона, регулирующего фертильность и выработку молока после беременности после высвобождения из гипофиза. Они обнаружили, что эти клетки происходят из клеток-предшественников, которые скорее переключают свою идентичность, чем предназначены для генерации одного типа нейрона. Впоследствии они становятся одним из по меньшей мере девяти подтипов дофаминовых клеток. Также было показано, что программа дифференцировки дофаминовых клеток регулируется уникальным набором молекул, транскрипционных факторов, мутации которых у людей вызывают ожирение и аномальные стрессовые реакции. Таким образом, концепция, согласно которой нейроны, несущие один и тот же нейротрансмиттер (то есть сигнальную молекулу, используемую для связи с другими нервными клетками), функционально схожи или даже идентичны, была нарушена и заменена концепцией «кодирования молекулярной гетерогенности для функционального разнообразия» посредством одновременного использования. нейротрансмиттеров, гормонов и других сигнальных молекул.

Неожиданная сложность

«Демонстрация многих типов клеток в гипоталамусе — это прорыв, потому что он предоставит клеточный шаблон для изучения гормональных функций, нейроэндокринных и метаболических заболеваний», — объясняет главный исследователь Тибор Харкани, руководитель отдела молекулярной нейробиологии в MedUni Vienna. Центр исследований мозга, который также является профессором шведского Каролинского института. «В не столь отдаленном будущем мы ожидаем не что иное, как открытие новых способов коммуникации между мозгом и периферией, возможно, даже с помощью еще неизвестных гормонов».

Очевидно, что многие типы клеток, определенные в этом исследовании, потребуют экспериментального наблюдения, чтобы различить их специфические функции и идентифицировать как партнеров по общению в других областях мозга, так и чувствительность к периферическим гормонам. «Это исследование является важной вехой, потому что оно рационализировало одну из самых сложных областей мозга, которая контролирует больше выходов, фундаментальных для поддержания жизни, чем любой другой из известных нам», — говорит Томас Хокфельт из Karolinska Institutet и адъюнкт-профессор MedUni Vienna. «Таким образом, мы сможем поместить многие из изысканных ранних результатов, которые сосредоточены на отдельных типах клеток, в общесистемных контекстах и ​​оценить их относительный вклад в различные нейроэндокринные заболевания».

Надежда на регенеративную медицину

В масштабе всей жизни «концепция, согласно которой стволовые клетки остаются активными в гипоталамусе даже долгое время после рождения и продуцируют специфические типы нейронов, представляет прекрасную возможность для регенеративной медицины. Даже если мы сначала столкнемся с проблемой, почему некоторые, но не другие нейроны постоянно пополняются в гипоталамусе, перенаправление нейронных программ на типы клеток, которые локально поддаются болезням, может быть эффективным средством использования врожденного потенциала этой области мозга для преодоления очень серьезных состояний, таких как нарколепсия «, — говорит первый автор Роман Романов Медуни Вена.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *