Есть в головном мозге млекопитающих структуры, которые очень надежно укрыты от исследователей не только прочным черепом, но и «нагромождением» других нейронов. Такова, например, лимбическая система – эволюционно самая древняя его часть. Именно здесь, в глубинах головного мозга, сосредоточены центры «переработки» вкусовой и обонятельной информации. Тут происходит ее «осмысление», формирование подсознательных чувств, мотиваций, настроения, эмоций.
Постигнув механизм формирования зависимости, можно с ней бороться. Но изучение этих структур у млекопитающих сопряжено с определенными трудностями.
Зебровая рыбка Danio rerio, успешно перекочевавшая из водоемов Юго-Восточной Азии в аквариумы по всему миру, стала одним из популярнейших модельных объектов для биологических исследований: эмбриональное развитие у Danio проходит достаточно быстро, а сами мальки прозрачны и крупны. На ранних этапах эмбриогенеза рыба почти не меняется в размерах. На сегодняшний день ученым известна полная последовательность ее ДНК, получены трансгенные штаммы, способные производить светящиеся белки, выведены линии с абсолютно прозрачными кожными покровами. И, конечно, нейробиологи сочли ее привлекательным объектом для изучения «труднодоступных» отделов мозга. Только вот необходимо было ответить на вопрос, сохраняются ли общие закономерности в функционировании основных структур мозга у рыб и млекопитающих.
Международная группа ученых под руководством Марни Халперн из Института Карнеги (США) выяснила, что путь передачи нейронного сигнала на совсем небольшом, но очень важном с точки зрения понимания процесса формирования никотиновой зависимости отрезке — от хабенулярного ядра к межножковому ядру среднего мозга у Danio — так же, как и у человека, регулируется ацетилхолином.
Но на рыбе изучить этот процесс значительно проще.
Совершенно неожиданным оказалось то, что внешне абсолютно симметричные структуры мозга проявили ярко выраженную функциональную асимметрию под воздействием никотина.
Эта асимметрия выражалась в следующем: левые и правые ядра отличались по активности самых разнообразных генов, кодирующих белки субъединиц никотиновых ацетилхолиновых рецепторов (nAChR). Никотиновые ацетилхолиновые рецепторы — разновидность рецепторов ацетилхолина, которые, помимо этого нейромедиатора, способны взаимодействовать и с никотином. Они были открыты в начале XX века.
О роли nAChR в формировании никотиновой зависимости «Газета.Ru» сообщала неоднократно . Никотиновый холинорецептор (nACh-рецептор) состоит из пяти белков. Эти белки биохимики условно делят на четыре группы — α,β, γ и δ. В каждой из них, в свою очередь, есть подгруппы: например, на сегодняшний день известно семь разновидностей альфа-субъединицы и четыре разновидности бета. Таким образом, комбинируя, природа создает огромное множество nACh-рецепторов. В головном мозге человека обнаружено как минимум пять вариантов — никотин действует на все, но с разной интенсивностью. Самая высокая чувствительность к никотину у рецептора, состоящего из трех α4 и двух β2 субъединиц.
Пока ученые не могут объяснить, почему возникает такая асимметрия, но они знают точно: она, безусловно, влияет на поведение подвергшихся воздействию никотина рыб.
Возможно, дальнейшие исследования прольют свет на механизмы, лежащие в основе такой избирательности.
«В этой области в последнее время достигнут колоссальный прогресс благодаря установлению пространственных структур, выяснению последующих стадий сигнальных путей и новой информации о вовлеченности того или иного подтипа холинорецептора в различных патологиях, — пояснил «Газете.Ru» Виктор Цетлин, член-корреспондент РАН, заведующий отделом молекулярных основ нейросигнализации ИБХ РАН. — Новые пути к лечению заболеваний открываются и благодаря выявлению соответствующих генных кластеров, полногеномному анализу и обнаружению SNP (однонуклеотидных замен), ассоциированных с определенными заболеваниями. Следует отметить, что вовлеченность холинергической передачи в развитие «правый-левый» раньше практически не обсуждалась, что в значительной степени и обусловливает новизну работы».
