Недавнее открытие эндогенных каннабиноидов положило начало целой области исследований их функции. Каннабиноиды широко изучались в гиппокампе и миндалине мозга, но их роль в других регионах, включая обонятельную систему, в значительной степени остается загадкой. Профессор Томас Хайнбокель и его команда из Медицинского колледжа Говарда изучают каннабиноиды в обонятельной системе, чтобы лучше понять, как нос взаимодействует с мозгом.
С 1960-х годов исследователям было любопытно узнать о влиянии лекарств на организм. Одним из исследуемых наркотиков был каннабис, и к концу 80-х годов исследователи знали о рецепторах в мозге, которые могут связываться с определенными соединениями каннабиса, известными как каннабиноиды.
Это стало объяснением того, как каннабис (или, точнее, каннабиноиды) может влиять на мозг, но также подняло некоторые интересные вопросы: зачем нам эти рецепторы, если каннабиноиды поступают только из внешних источников?
Наконец, в 1992 году исследователи пришли к ответу: оказалось, что эти рецепторы важнее, чем считалось ранее; у нас есть свои собственные формы каннабиноидов, вырабатываемых в организме. Из-за истории каннабиса в этом исследовании эта система была названа эндоканнабиноидной системой.
Обнаруженная случайно, эндоканнабиноидная система оказалась одной из важнейших систем во всем нашем организме, отвечающей за поддержание баланса. По сути, если эндоканнабиноидная система нарушена, она может повлиять на весь организм, поскольку она контролирует многие из наших повседневных функций, включая наше обоняние. Было обнаружено, что эндоканнабиноидная система отвечает за многие из наших функций организма, от сна и аппетита до фертильности и познания, и это лишь некоторые из них.
Наше понимание эндоканнабиноидной системы значительно улучшилось в таких областях мозга, как гиппокамп и миндалина, но изучение этой системы на обонятельном пути все еще находится на ранних стадиях.
Для профессора Томаса Хайнбокеля из Медицинского колледжа Университета Говарда обонятельная система является идеальным местом для исследования того, как эндоканнабиноидная система регулирует связь между мозгом и носом для достижения реакции: в этом случае распознайте запах. «Понимание работы эндоканнабиноидной системы может пролить свет на то, как эндоканнабиноиды приводят к изменению сенсорного восприятия», - говорит профессор Хайнбокель.
Быстрый ответ
Для профессора Хайнбокеля первым шагом было понять, как эти каннабиноиды на основе липидов способны контролировать активность нейронов. Нейрональная активность, как правило, чрезвычайно быстрая, и считалось, что липидные соединения не могут конкурировать на одном уровне.
Используя различные методы, команда показала, что при 22 ° C синтез и выделение эндоканнабиноидов происходит в течение 75-190 миллисекунд (мс) после стимула, и это значение может даже упасть до 50 мс при 37 ° C. «Это почти на порядок быстрее, чем считалось ранее», - говорит профессор Хайнбокель. «Наши результаты предполагают, что динамика мидендоров липидов сопоставима с динамикой нейротрансмиттеров и может модулировать нейронные взаимодействия в такой же быстрой шкале времени».
Ретроградная передача сигналов
Из этой работы исследователи смогли установить, что, как только они высвобождаются, эндоканнабиноиды обнаруживают рецепторы на соседних нейронах и заставляют их уменьшать высвобождение нейротрансмиттеров.
Это известно как ретроградная сигнализация. Эндоканнабиноиды могут действовать таким образом в различных областях головного мозга, в том числе в гиппокампе, мозжечке, неокортексе и миндалине, но обонятельная система остается загадкой.
Нейроны в мозге можно в значительной степени разделить на две группы. Некоторые вызывают небольшие электрические токи в соседних клетках и известны как возбуждающие нейроны, поскольку они «возбуждают» другие нейроны; другие не дают соседним нейронам генерировать ток и называются тормозными нейронами.
Важно иметь баланс этих нейронов в мозге - если ваш мозг слишком возбудим, это может вызвать судороги, как при эпилепсии. Если ваш мозг полон тормозных нейронов, то ни один из них не сможет общаться, и вас здесь не будет.
Обнаруженная случайно, эндоканнабиноидная система оказалась одной из важнейших систем во всем нашем организме.
Как и во всех областях головного мозга, в обонятельной системе существует смесь возбуждающих и тормозных нейронов: внешние тафтинговые нейроны являются возбуждающими, а перигломерулярные нейроны - тормозящими.
Эти нейроны постоянно общаются друг с другом. Давайте представим, что внешний тафтинговый нейрон - возбудимый ребенок, а перигломерулярный нейрон - взрослый, пытающийся контролировать свое потомство. Когда ребенок умеренно возбудим, родитель может сказать им успокоиться время от времени, и ребенок делает это.
Однако, когда ребенок становится действительно возбудимым, они начинают бросать свои игрушки в родителя, не давая родителю успокоить ребенка, и они некоторое время продолжают свою возбудимую полосу. Подобно тому, как возбуждающий ребенок бросает игрушки, когда другой нейрон возбуждается внешним тафтинговым нейроном, он начинает вырабатывать эндоканнабиноиды.
Они препятствуют тому, чтобы перигломерулярный нейрон (родительский) подавлял возбудимость внешнего тафтингового нейрона. Внешний тафтинговый нейрон продолжает возбуждаться до тех пор, пока соседний нейрон не прекратит его стимулировать.
Профессор Хайнбокель подтвердил, что эндоканнабиноиды участвуют, добавляя препарат под названием AM251 для блокирования эндоканнабиноидных рецепторов. Когда AM251 был добавлен, перигломерулярные нейроны (родитель) ингибировали возбуждающую активность наружного тафтингового нейрона (ребенок).
Эта ретроградная сигнализация позволяет снять запрет на короткий период времени. Профессор Хайнбокель считает, что это может быть ключом к тому, чтобы сделать обонятельную систему более чувствительной. Внешний тафтинговый нейрон продолжает возбуждаться до тех пор, пока соседний нейрон не прекратит его стимулировать.
Понимание нейробиологических механизмов этого заболевания может помочь разработать стратегии фармакотерапевтического лечения, которые могли бы предотвратить злоупотребление наркотиками.