Ученые выяснили, как клетки мозга защищают себя при дефиците серотонина

Исследователи БФУ имени Иммануила Канта совместно с коллегами из Германии и США экспериментально доказали, что при нехватке в мозге серотонина клетки микроглии усиливают экспрессию рецептора 5-HT2b и нейротрофического фактора BDNF в гиппокампе. Изучение таких адаптаций клеток мозга поможет в разработке антидепрессантов нового поколения.

Серотонин, который еще называют «гормоном счастья», участвует в функционировании многих областей мозга, передавая сигналы между нейронами и регулируя настроение. В мозге есть и свои собственные иммунные клетки — микроглия. Они не просто защищают мозг от инфекций, но и активно участвуют в его перестройке и поддержке и способны «чувствовать» серотонин благодаря наличию у них особых «антенн» — серотониновых рецепторов.

Авторы решили выяснить, как именно микроглия реагирует на недостаток серотонина и как мозг адаптируется, чтобы избежать депрессивных состояний.

«Мы работали с уникальной линией генетически модифицированных крыс, у которых полностью отсутствовал серотонин в мозге из-за отключения гена триптофангидроксилазы-2. Это позволило изучить чистый компенсаторный ответ клеток на дефицит серотонина в мозге», — рассказала руководитель исследования, доцент-исследователь Института Естественных наук БФУ им. И. Канта Оксана Тучина.

Ученые детально изучили гиппокамп животных — зону мозга, которая отвечает за память, эмоции и сильнее всего страдает при депрессии. Выяснилось, что при полном отсутствии серотонина клетки микроглии не погибают, а включают компенсаторный режим: они резко повышают уровень рецепторов 5-HT2b и фактора BDNF (главного белка, отвечающего за выживание и рост клеток мозга). Исследование доказало, что рецептор 5-HT2b и белок BDNF работают в связке: когда мозгу не хватает серотонина, микроглия параллельно усиливает обе эти системы, пытаясь защитить нервные клетки от разрушения.

Авторы впервые детально описали, как меняется профиль серотониновых рецепторов на микроглие в зависимости от возраста и конкретного отдела мозга (гиппокамп и префронтальная кора). Оказалось, что одни рецепторы (5-HT1b и 5-HT5b) очевидно нужны только на ранних этапах развития мозга, а другие (5-HT2b и 5-HT5a) работают во взрослом мозге, помогая микроглие моделировать работу нейрональных сетей.

«Изучение адаптивных возможностей мозга и, в частности, молекулярных механизмов, посредством которых микроглия компенсирует дисбаланс нейротрансмиттеров, поможет в разработке антидепрессантов нового поколения. Такие лекарства будут воздействовать на новые молекулярные мишени — иммунную систему мозга, помогая ей самостоятельно справляться с последствиями хронического стресса и дефицита серотонина», — отметила Оксана Тучина.

В дальнейшем исследователи планируют изучить адаптивные ответы микроглиальных клеток в искусственной среде.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России по программе «Приоритет-2030» нацпроекта «Молодежь и дети».

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации