Углекислый газ как противосудорожное средство
Авторы обнаружили, что при воздействии горячего воздуха, нагретого до около 107 градусов по Фаренгейту (42 градуса по Цельсию), с низкой концентрацией углекислого газа, голые родинки начинают гипервентилировать и захватывать, как это делают младенцы во время фебрильного приступа.
В то время как у крысят носили судороги в воздухе с низким содержанием CO2, они не захватывали, когда команда использовала горячий воздух с концентрациями углекислого газа (примерно 2,5%), аналогичными тем, которые были обнаружены в гнездах. Воздух с высоким содержанием CO2 даже помогал подавлять судороги у родинок, которые были лишены углекислого газа в течение определенных периодов времени, о чем свидетельствуют измерения мозговых волн животных. Тем не менее, в течение всего эксперимента сохранялись некоторые признаки судорог, такие как покачивание головы и резкие движения рта. После судорог в воздухе с низким содержанием СО2 кровь родинок также была менее кислой из-за заметной потери углекислого газа.
Взятые вместе, эти выводы позволяют предположить, что лишение углекислого газа, а не тепла, каким-то образом вызвало судороги грызунов. Когда уровень углекислого газа становится низким, их кровь становится слишком простой, то есть менее кислой, «и это вызывает припадки».
Большой вопрос почему.
Чтобы выяснить это, Макклоски объединился с исследователями из Хельсинкского университета в Финляндии, которые провели исследование EMBO Reports 2014. Изучая семью с фебрильными приступами, исследователи из Хельсинки обнаружили редкую мутацию в гене, которая обычно помогает регулировать деятельность мозга. Присоединившись к проекту «Голые кроты», они задавались вопросом, могут ли грызуны скрыть подобную мутацию. Оказывается, они разделяют один и тот же вариант гена.
Детские мозги
На раннем этапе развития клетки мозга содержат гораздо более высокую концентрацию хлорида, чем в мозге взрослого человека, согласно отчету 2014 года . В то же время эти незрелые клетки мозга содержат очень мало КСС2, а это значит, что они не могут легко избавиться от хлорида. Это накопление хлорида запускает нейромедиатор ГАМК - химическое вещество, которое обычно подавляет слишком большую нервную активность; но в этих незрелых клетках головного мозга ГАМК может фактически способствовать электрической активности, сказал Макклоски.
По его словам, голые кроты сохраняют «мозг ребенка» на протяжении всей жизни.
Чтобы проверить эту теорию, команда исследовала, как голые родинки будут реагировать на противозадирный препарат диазепам, который повышает активность ГАМК в попытке успокоить клетки мозга. Однако вместо того, чтобы подавлять судороги, препарат «быстро вызывал судороги при инъекции в нормальный воздух при комнатной температуре». Но в воздухе, богатом углекислым газом той же температуры, включался диазепам, как и у других взрослых грызунов: он усыплял родинок.
По словам Макклоски, с помощью углекислого газа ГАМК может снизить электрическую активность в головном мозге крыс, несмотря на их генетическую мутацию.
«Они используют побочный продукт, который мы обычно считаем плохим, и они используют его навсегда», - добавил Пак. Типичный насос KCC2 требует достаточного количества энергии для работы, и, учитывая их тесную подземную среду обитания и ограниченное количество пищи, у голых кротов не хватает много энергии. По словам Парка, используя в своих гнездах углекислый газ, а не постоянно используя насос KCC2, грызуны могут экономить энергию, сохраняя при этом контроль над своей мозговой деятельностью.
По словам Макклоски, необходимы дополнительные исследования, чтобы точно определить, как соединение взаимодействует с системой GABA. И голые родинки могут полагаться на больше, чем углекислый газ, чтобы держать припадки в страхе, добавил он. «Нам любопытно, какие еще стратегии используют эти парни» и может ли какая-либо из них перевести на людей, - сказал он.
Помимо здравоохранения, исследование заполняет пропущенную главу в истории эволюции родинок, предполагая, что уникальная социальная структура животных может частично проистекать из необходимости контролировать их припадки, не затрачивая слишком много энергии. По словам Макклоски, многие другие факторы загнали голых крольчат под землю 35 миллионов лет назад, и животные приспособились к своему новому дому.
«Все эти факторы в совокупности заставляют задуматься:« Ну, а какие [адаптации] были первыми? », - сказал Парк. «Это загадка, потому что мы не можем вернуться ... и понаблюдать за тем, что произошло».
