Избыток дофамина может нарушать энергетический и углеводный обмен в мозге, а также ослаблять передачу сигналов между нейронами. К такому выводу пришли учёные Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ), изучившие молекулярные изменения в мозге крыс с моделями расстройств аутистического спектра (РАС) и синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ). Об этом сообщила пресс-служба вуза.
Ученые выявили изменения в функционировании полосатого тела – области мозга, ответственной за контроль движений, принятие решений и выбор действий. При нарушениях в работе дофаминовой системы активность полосатого тела может снижаться, а его связи с другими мозговыми структурами ослабевать. Это приводит к трудностям в управлении действиями, адаптации к новым условиям и переключении между задачами.
Ключевую роль в этих процессах выполняет дофамин – гормон и нейромедиатор, регулирующий чувствительность нейронов к поступающим сигналам. Он взаимодействует с рецепторами на поверхности нервных клеток, помогая мозгу выделять наиболее значимые события среди множества раздражителей. Например, благодаря этому механизму человек может быстро реагировать на резкий автомобильный гудок, отличая его от других звуков, и корректировать свои действия.
Тем не менее, длительное воздействие дофамина приводит к снижению чувствительности рецепторов, что затрудняет распознавание новых сигналов. Этот процесс можно сравнить с привыканием к громкой музыке: когда шум становится постоянным, отдельные звуки различать сложнее.
В нормальных условиях избыток дофамина нейтрализуется белком-транспортером DAT, который возвращает нейромедиатор из межклеточного пространства в нервное окончание. Это ограничивает продолжительность его воздействия на полосатое тело и помогает мозгу точно обрабатывать поступающие сигналы.
Нейробиологи СПбГУ уже несколько лет изучают молекулярные механизмы, связанные с нарушениями дофаминовой системы. В предыдущих исследованиях они обнаружили согласованную активность митохондриальных генов в префронтальной коре у моделей СДВГ. В новом эксперименте ученые сосредоточились на энергетическом обмене в полосатом теле.
В рамках исследования были изучены три группы крыс: с нормальным функционированием гена DAT, с одной его копией и с полным отключением. У всех животных наблюдались гиперактивность, сниженная концентрация внимания и трудности с обучением, что напоминает симптомы СДВГ и РАС.
Исследователи проанализировали протеом стриатума – набор белков, содержащихся в этой области мозга. Результаты показали, что у крыс с недостатком транспортера DAT процессы энергетического и углеводного обмена, а также передача сигналов между нейронами протекают менее активно, чем у здоровых животных.
По мнению учёных, это связано с уменьшением содержания белков, необходимых для нормального функционирования этих процессов. При этом массовая гибель нервных клеток не наблюдается: вероятно, изменяется именно их функциональная активность.
Дополнительно исследователи изучили содержание мРНК – молекул, участвующих в передаче генетической информации. Значимых различий по этому показателю между обычными крысами и крысами с пониженным количеством DAT обнаружено не было. Это позволяет предположить, что изменения происходят на последующих этапах реализации генетической информации, таких как синтез белков или их модификация.
Полученные данные указывают на то, что полосатое тело адаптируется к постоянно повышенному уровню дофамина, что напоминает ситуацию с попыткой сосредоточиться в шумной комнате. Кроме того, исследование свидетельствует о возможном ослаблении синаптической передачи – процесса обмена сигналами между нейронами. Ухудшение передачи импульсов от одной клетки к другой снижает слаженность их совместной работы.
«Массовой гибели нейронов при этом нет, но их функция, вероятно, подавлена», — отметила ведущий научный сотрудник лаборатории нейробиологии и молекулярной фармакологии СПбГУ Анастасия Ваганова.
В будущем выявленные изменения могут использоваться в качестве потенциальных биомаркеров для оценки эффективности лечения на животных моделях. Учёные СПбГУ планируют продолжить исследования и изучить влияние антиоксидантов на терапию РАС и СДВГ. Результаты исследования опубликованы в научном журнале International Journal of Molecular Sciences.
Влияние нервных клеток на работу мозга не ограничивается передачей сигналов и управлением поведением. Исследования показывают, что нейроны могут участвовать и в процессах, связанных с развитием заболеваний. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», учёные из Мельбурнского университета и Королевской больницы Мельбурна выяснили, что активность нейронов влияет на скорость роста опухолей головного мозга.