Сибирские учёные установили, что серотониновые рецепторы разных типов, которые раньше считались независимыми друг от друга, активно взаимодействуют. Дальнейшее изучение того, как это происходит, позволит получить новые данные о работе серотониновой системы и открывает перспективы для поиска новых подходов к лечению агрессии, депрессии и шизофрении.
Серотониновая система, в представлении обывателей связанная, прежде всего, со счастьем, на самом деле ответственна за множество процессов в нашем организме. Аппетит, терморегуляция, биологические циклы день-ночь, поведение — лишь некоторые из них. «Серотонин есть и в мозге, и на периферии. В последнем случае он выступает в роли гормона, участвует в процессах пищеварения, сокращения кишечника, сосудов и так далее. А в мозге он является нейромедиатором: передаёт сигнал от одного нейрона к другому. Мы занимаемся в основном этим «центральным» серотонином и его ролью в поведении», — рассказывает заведующий лабораторией нейрогеномики поведения ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН доктор биологических наук Владимир Сергеевич Науменко.
Серотонин воздействует на определённые рецепторы, опосредующие его действие на нейроны. Основная задача рецепторов — связавшись с выделившимся из одного нейрона серотонином, передать сигнал внутрь следующей клетки мозга. В нашем организме существует 14 типов таких «серотониновых посредников», каждый из которых задействован в тех или иных системах организма.
В совместной работе с коллегами из Института клеточной нейрофизиологии Высшей медицинской школы Ганновера в Германии, проводившими исследования на культурах клеток, новосибирские учёные с помощью различных молекулярных методов и фармакологических препаратов в разных сочетаниях обнаружили косвенное доказательство того, что серотониновые рецепторы различных типов каким-то образом влияют друг на друга. «Воздействуя на один, мы видим эффект на другом, который с первым напрямую вроде бы никак не связан. Например, рецептор 1А оказался связанным с 2А. Структурно они разные, и химический агент, активирующий первый, не может активировать второй. Тем не менее, когда мы инактивируем 1А, 2А начинает работать лучше», — комментирует Владимир Науменко.
Учёные сосредоточились на исследовании первого и седьмого рецепторов. Они очень близкие, оба участвуют в терморегуляции и воздействуют на один и тот же вторичный посредник внутри клетки, но с разным знаком: один ингибирует, а другой, наоборот, активирует. Были получены косвенные доказательства, что эти два рецептора как-то друг с другом связаны. По некой причине при инактивации седьмого рецептора первого становилось меньше.
Исследователи из Института клеточной нейрофизиологии Высшей медицинской школы Ганновера с помощью метода FRET (перенос энергии по Фёрстеру) показали: это взаимодействие не просто механическое, а приводит к изменению функций. «Известно, что первый рецептор является регулятором серотониновой системы, то есть при активации он может модулировать выброс серотонина. А седьмой, более молодой в эволюционном плане, участвует в терморегуляции, а также в регуляции пищевого поведения, циркадианных ритмов (смена дня-ночи) и многом другом, — говорит учёный. — Раз седьмой рецептор жёстко контролирует более древний первый, решающий в серотониновой системе, то потенциально он может принимать участие в регуляции различных форм нормального и патологического поведения. Сейчас у нас с немецкими коллегами в планах заняться исследованием его роли в этих процессах».
Способность рецепторов влиять друг на друга является очень важным открытием. Раньше имелись данные, что некоторые из них способны образовывать белок-белковые комплексы с рецепторами того же типа, но, как выяснилось, всё сложнее. Вероятно, эта «согласованность» рецепторов отвечает за какую-то тонкую регуляцию функций, благодаря чему у серотониновой системы появляется дополнительная возможность регулировать своё состояние. Ведь, как в другом своём исследовании установили специалисты ИЦиГ СО РАН, если рецепторов одного типа становится меньше, то включаются механизмы, направленные на увеличение их количества или изменение работы других рецепторов , чтобы как-то компенсировать «недостачу» и не допустить возникновения патологического поведения.
«Изучение того, как влияют друг на друга рецепторы — это прежде всего фундаментальные исследования. Но теоретически взаимодействие рецепторов в дальнейшем может быть использовано как мишень для каких-то новых фармакологических препаратов, — отмечает Владимир Науменко. — Все нейропсихопатологии (агрессия, депрессия, шизофрения и тому подобное) так или иначе связаны с нарушениями в работе серотониновой системы. И есть данные, что, воздействуя на серотониновые рецепторы, можно существенно облегчать эти состояния». Например, на сегодняшний день существует антидепрессанты, воздействующие первый рецептор, однако в связи с какими-то непонятными пока генетическими особенностями не все люди к ним чувствительны. Зная механизмы взаимодействия серотониновых рецепторов, можно будет попробовать повлиять на первый рецептор через тот же седьмой.
Значительного продвижения в исследовании серотониновой системы в лаборатории нейрогеномики поведения ожидают от недавно начавшего использоваться там нового для Новосибирска метода регуляции экспрессии генов с помощью генетических конструктов. Если раньше различные манипуляции с рецепторами производились при помощи химических агентов (специальных химических соединений, специфичных для того или иного типа рецепторов), то сейчас им на смену пришли небольшие последовательности ДНК, которые, попадая в организм, прицельно воздействуют на мишень на уровне мРНК. В отличие от первых, влияющих сразу на все рецепторы одного типа, генетические конструкты могут специфически выключить конкретный рецептор, либо наоборот увеличить его количество в определенной структуре головного мозга животного. «Например, когда мы изучаем депрессию, то сосредотачиваемся на коре мозга и гиппокампе, а если смотрим саморегуляцию серотониновой системы, нас интересуют средний мозг, где расположены основные тела нейронов. С помощью метода регуляции экспрессии генов с помощью генетических конструктов можно точечно исследовать, за что отвечает каждый конкретный рецептор. Если такое удастся сделать в Новосибирске, это будет большим шагом», — комментирует Владимир Науменко.
Диана Хомякова
Фото Юлии Поздняковой (1), Василия Коваля (2)
