В тот момент, когда новорожденный переключается с околоплодных вод на воздух для дыхания, происходит еще один глубокий сдвиг: нервные клетки в головном мозге переходят от гипервозбудимости к спокойному образу, на котором можно обнаружить внешние сигналы.
"Нейронам плода для правильного развития необходима гипервозбудимость, потому что они перемещаются в нужные места (в головном мозге) и формируют нужные связи," сказал Вольфганг Лидтке, М.D., Ph.D., доцент Центра трансляционной нейробиологии Дьюка и научный сотрудник Клингенштейна в области нейробиологии. "Но при рождении мозг должен претерпеть сдвиг в развитии."
Он делает это, управляя "насос" который выводит хлорид из новорожденных нейронов, заставляя эти очень хаотичные, развивающиеся клетки успокаиваться. Исследователи из Медицинского центра Университета Дьюка выяснили генетический контроль помпы у грызунов.
Эти результаты могут в конечном итоге принести пользу людям, которые страдают от сбоев нейронов, которые возникают при эпилепсии и невропатической боли, сказал Лидтке.
"В "хлоридный сдвиг" это процесс, который изменяет новорожденные нейроны и создает основу для познания," сказал Лидтке, который также является лечащим врачом в Duke Pain Clinics. "Это фундаментальный механизм функционирования мозга."
Результаты были опубликованы в журнале Neuroscience в ноябре. 19.
Исследователи выяснили, почему помпа почти отсутствует в развивающемся мозге, а затем начинает работать на высокой скорости после рождения: есть двойной тормозной механизм, который контролирует молекулы-переносчики хлоридов (насос) во время беременности.
Лидтке, ведущий автор Мишель Йео, доктор философии.D., и остальная часть команды определила набор элементов репрессора ДНК, которые действуют как пара тормозов. Вместе они подавляют ген Kcc2, который отвечает за производство белков для молекул-переносчиков, которые "насос" из хлорида.
Исследователи подтвердили, что повышенная активность гена приводит к снижению уровня хлорида в нейронах.
Во время рождения и в течение нескольких месяцев после него, когда тормоза перестают действовать, Kcc2 производит белки для молекул-переносчиков, которые остаются на высоком уровне в течение всей жизни.
Что остается неизвестным, так это то, как отключаются тормоза, известные как REST (Repressor Element Silencing Transcription), чтобы Kcc2 мог кодировать белки-переносчики.
"Исследование было мотивировано попыткой понять, как уровни Kcc2 снижаются при патологических состояниях, таких как хроническая боль и эпилепсия," – сказал Йео, научный сотрудник отделения неврологии Герцога и автор выдающегося исследования REST в журнале Science. Ученые хотели создать модель развития, которая объяснила бы, как работает насос. Они также хотели изучить гипервозбудимость нейронов у людей с хронической болью и эпилепсией, а также то, что заставляет их нейроны возвращаться в это более раннее состояние.
По словам Йео, восстановление естественного торможения при хронической боли и эпилепсии может быть более рациональным и реалистичным подходом к лечению.
Лидтке также отметил, что созревание нейронов с точки зрения сдвига хлоридов происходит быстрее у самок грызунов. "Это правда, что девочки взрослеют быстрее мальчиков. У грызунов к трехмесячной отметке после рождения нет разницы в уровне хлоридов в нейронах. Самцы догоняют."
Источник: Медицинский центр Университета Дьюка (новости: в сети)