AgRP-нейроны в гипоталамусе играют критическую роль не только в возникновении чувства голода, но также в формировании префронтальной коры. Новое исследование проливает свет на то, как префронатальная кора изменяется при различных психических заболеваниях, а также открывает новые горизонты в области терапии. Исследование опубликовано в журнале Molecular Psychiatry.
Нейрон гипоталамуса (В) проецируются в вентральную область покрышки (С), аксоны из которой направляются в префронтальную кору (А). Посредством этого пути клетки AgRP в гипоталамусе влияют на структуру и функцию коры. Credit: Yale University
Префронтальная кора играет важную роль в ряде сложнейших функций головного мозга: от механизма принятия решений до определенных типов памяти. Функциональные изменения этой области могут привести в итоге к различным нарушениям памяти, а также к психическим заболеваниям, таким как шизофрения или большое депрессивное расстройство.
В свою очередь нейроны гипоталамуса, экспрессирующие агути-подобный пептид и нейропептид-Y (AgRP) участвуют как в пищевом, так и в непищевом поведении новорожденных, подростков и взрослых, что предполагает их широкое модулирующее влияние на функции мозга.
Исследуя то, как функционирует префронтальная кора и как формируется ее структура, ученые из Йельского университета и их коллеги из Венгрии сосредоточились на роли AgRP-нейронов. «Отключив» у мышей AgRP-нейроны, ученые обнаружили, что в префронтальной коре плотность клеток у исследуемых мышей оказалась ниже, чем у здоровых животных.
«Оставшиеся нейроны были меньших размеров, чем обычно, и вели себя иначе в ответ на сигналы от тела и от окружающих клеток», — отмечают ученые.
Они обнаружили, что выключение AgRP нейронов повышало активность структуры среднего мозга, известной как вентральная область покрышки, которая в итоге высвобождала большее количество нейромедиатора дофамина. Это негативно влияло на поведение мышей, которые двигались гораздо активнее, находясь в состоянии постоянного стресса.
Однако подобная реакция вполне логична, так как эти нейроны, контролирующие процессы голода и приема пищи, влияют и на модель поведения в целом. Как объясняют авторы: «Когда вы голодны, организму нужно выстроить все свои действия так, чтобы вы могли найти еду. Как только голод будет утолен, требуется вновь изменить модель поведения, сосредоточившись на том, что важно в данный момент».
Далее исследователи попытались нивелировать негативное влияние поврежденных клеток AgRP на кору. Некоторым мышам ввели клозапин – антипсихотический препарат, блокирующий рецепторы дофамина, что предотвращало пагубное влияние повышенного содержания нейромедиатора. Критически важную роль в этом «лечении» играло время. В ходе исследования нарушения начали проявляться в период полового созревания, когда мозг еще развивается и уязвим. Именно тогда введение клозапина оказывало наибольший эффект.
Эта работа позволяет пролить свет не только на сами процессы формирования психических нарушений, но и на роль временного фактора в развитии патологий, которые часто проявляются в позднем подростковом возрасте. Также становится более понятным то, почему употребление психоактивных веществ в этот период может иметь долгосрочные последствия для поведения и физиологии.
Эти результаты способны помочь в разработке новых целей для лечения. Клетки AgRP в гипоталамусе находятся за пределами гематоэнцефалического барьера, что делает их идеальной мишенью для возможного терапевтического вмешательства.
Текст: Савва Запекин
AgRP neurons control structure and function of the medial prefrontal cortex by Stutz, B., Waterson, M.J., Šestan-Peša, M. et al. Mol Psychiatry 2022. https://doi.org/10.1038/s41380-022-01691-8
https://doi.org/10.1038/s41380-022-01691-8