Исследователи Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта выяснили, как мозг защищает себя при нехватке «гормона счастья» — серотонина. Оказалось, что клетки микроглии не погибают, а переходят в режим повышенной защиты — усиливают экспрессию рецептора 5-HT2b и нейротрофического фактора BDNF в гиппокампе. Это открытие поможет разработать антидепрессанты нового поколения.
Работа велась совместно с коллегами из Центра молекулярной медицины имени Макса Дельбрюка (Германия), Медицинского университета Шарите (Германия) и Центра медицинских наук Университета штата Луизиана (США). Результаты исследования опубликованы в специальном выпуске журнала Cells, посвященном изучению нейрогенеза и нейровоспаления.
По словам авторов работы, ранее считалось, что серотонин («гормон счастья») нужен только для передачи сигналов между нейронами и для регулирования настроения. Но в последние годы выяснилось, что в мозге есть свои иммунные клетки — микроглия. Она защищает мозг от инфекций, участвует в его перестройке и поддержке, а также умеет «чувствовать» серотонин. Помогают ей в этом особые «антенны» — серотониновые рецепторы.
Команда из Кантианы под руководством доцента-исследователя Оксаны Тучиной вместе с коллегами из Германии и США решила выяснить, как именно клетки-защитники реагируют на нехватку серотонина и как мозг приспосабливается, чтобы избежать депрессии.
«Мы работали с уникальной линией генетически модифицированных крыс (Tph2−/−), у которых полностью отсутствовал серотонин в мозге из-за отключения гена триптофангидроксилазы-2, — рассказала Оксана Тучина. — Это позволило изучить чистый компенсаторный ответ клеток на дефицит серотонина в мозге».
Специалисты детально изучили гиппокамп животных — зону мозга, которая отвечает за память и эмоции и которая сильнее всего страдает при депрессии. Выяснилось, что при отсутствии серотонина иммунные клетки не погибают, а переходят в режим компенсации. Они резко повышают уровень рецепторов 5-HT2b и фактора BDNF — главного белка, отвечающего за выживание и рост клеток мозга. Эксперимент доказал, что рецепторы и белок работают в связке: когда серотонина не хватает, микроглия усиливает обе системы сразу, чтобы защитить нервные клетки от разрушения.
Авторы впервые подробно описали, как меняется набор серотониновых рецепторов на микроглии в зависимости от возраста и конкретного отдела мозга — гиппокампа и префронтальной коры. Оказалось, одни рецепторы (5-HT1b и 5-HT5b) нужны только на ранних этапах развития мозга. Другие (5-HT2b и 5-HT5a) работают во взрослом мозге и помогают микроглии моделировать работу нейронных сетей.
«Изучение адаптивных возможностей мозга и, в частности, молекулярных механизмов, посредством которых микроглия компенсирует дисбаланс нейротрансмиттеров, поможет в разработке антидепрессантов нового поколения, — считает Оксана Тучина. — Такие лекарства будут воздействовать на новые молекулярные мишени — иммунную систему мозга, помогая ей самостоятельно справляться с последствиями хронического стресса и дефицита серотонина».
Теперь исследователям предстоит изучить, каким образом микроглиальные клетки ведут себя в искусственной среде. Для этого нужно вырастить чистую культуру микроглии и проверить две вещи: как клетки реагируют на серотонин и как это влияет на нейропластичность на ультраструктурном уровне.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
