Круглые черви помогут в лечении обсессивно-компульсивного расстройства
Каждый из нас хоть раз, но слышал о людях, которые странным образом повторяют одни и те же действия, не в силах остановиться. Перепроверить в сотый раз, выключен ли газ в квартире? Всегда заходить в комнату только с левой ноги? Мыть руки каждый раз после прикосновения к предметам? Для людей с обсессивно-компульсивным расстройством подобные утомительные ритуалы или навязчивые мысли могут серьезно влиять на качество жизни. Генетики из Института Рокфеллера «заразили» нематоду Caenorhabditis elegans этим заболеванием для поисков новых способов его лечения. Результаты этого кропотливого труда опубликованы в Nature Communications в апреле 2019 года.
Глутаминовая кислота, или глутамат – важнейший возбуждающий нейромедиатор в нервной системе позвоночных (подробнее о нем читайте в нашей статье). Однако, его избыток в синаптической щели приводит к «отравлению» (экстатотоксичности) нейронов и их спонтанному возбуждению, вызывая неконтролируемому передачу сигналов в нервной цепи. Потому современные ученые ставят механизм нарушения обмена глутамата в основу эпилепсии, шизофрении, депрессии, бокового амиотрофического склероза и некоторых других патологий.
Теперь ученые решили выяснить, как повышенный уровень этого нейромедиатора влияет на поведение позвоночных. Для этого генетики под руководством Менахема Катца (Menachem Katz) из Рокфеллеровского института изучили передвижение круглого червя Caenorhabditis elegansе на фоне избытка глутамата в синаптической щели.
У человека, интересующегося нейронауками, невольно возникает вопрос – а где же подопытные мыши, которые так часто используются в лабораториях по изучению мозга? Ответ прост – нематода имеет схожий с мышами молекулярный механизм работы нейронных сетей, однако избыток глутамата у них не вызывает экстайтотоксичности.
C помощью генетики ученые создали экспериментальную модель С. Elegans с заблокированным рецептором обратного захвата глутамата – GLT- 1. Таким образом, пространство между нейронами было искусственно «затоплено» возбуждающим медиатором без возможности нейтрализации его избытка, а само его количество постоянно колебалось. Исследователи обнаружили, что поведение животных изменилось. Черви, неторопливые от природы (меняют направление движения 1 раз в 90 секунд), становились похожими на людей с компульсивным расстройством, двигаясь быстро, но по одной и той же траектории:
«Как будто, начав действие, они не могут перестать его повторять», — отмечал Кац.
Дальнейшие эксперименты показали, что удаление другого глутаматного рецептора, MGL-2, блокировало как навязчивые движения, так и синаптические колебания глутамата. Исследователи пришли к выводу, что, если глутамат не очищается эффективно, то он стимулирует рецептор MGL-2, что, в свою очередь, вызывает выделение еще большего количества глутамата. Затем этот процесс повторяется в цикле; и каждый раз, когда глутамат высвобождается, он активирует нейрон.
Схема сигналинга в С. Elegans
Это исследование показывает, что ненормальная секреция глутамата может лежать в основе повторяющегося поведения в животном мире, что повышает вероятность того, что они могут иметь отношение к пониманию патологического повторения у людей на фоне обсессивно-компульсивного расстройства.
Текст: Марина Калинкина
Glutamate spillover in C. elegans triggers repetitive behavior through presynaptic activation of MGL-2/mGluR5 by Menachem Katz et al. In Nature Communications published online April 2019.
https://doi.org/10.1038/s41467-019-09581-4
Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте, Яндекс-Дзен, Одноклассниках и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.