Международная Неделя мозга/Brain Awareness Week «Сигнальные молекулы» прошла с 14 по 20 марта в виде серии вечерних лекций, вебинаров, экскурсий в лаборатории, конкурсов. Ученые, врачи, специалисты рассказали о том, как современная наука представляет нейромедиаторные механизмы работы мозга в норме; о нарушениях сигнальных путей, которые приводят к тем или иным мозговым дисфункциям; о современных научных подходах к изучению и возможному устранению таких состояний.Нейромедиатор = функция?
Современная нейронаука располагает достаточным методическим арсеналом, чтобы парадигма «медиатор = функция» сменилась изучением баланса и сложного взаимодействия нейромедиаторов в реализации различных функций и патологий мозга. Следуя этой логике, первый = вебинар Недели мозга – «В поисках мессенджера»– был посвящен трём важнейшим таким патологиям: мигрени («От прошлого эмпирического до современного таргетного подхода в лечении мигрени», В.А. Амелин, профессор кафедры неврологии с клиникой ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова), эпилепсии («Современные представления о патогенезе эпилепсии», Н.А. Сивакова, старший научный сотрудник отделения лечения больных с экзогенно-органическими расстройствами и эпилепсии НМИЦ психиатрии и неврологии им. В.М. Бехтерева) и депрессии («Эволюция взглядов на патогенез депрессии и место биопсихосоциальной парадигмы в современной психиатрии», М.Ю. Сорокин, научный сотрудник отделения интегративной фармако-психотерапии больных психическими расстройствами НМИЦ психиатрии и неврологии им. В.М. Бехтерева). Слушатели узнали о том, как, благодаря данным о взаимодействии нейроактивных мессенджеров, изменился подход к лечению мигрени, о значительном вкладе нейроиммунологических нарушений и нейровоспаления в манифестацию эпилепсии, о роли генетики и метаболомики в патогенезе депресcии.
Двуликие янусы мозга
Хотя подавляющее большинство нейронов в головном мозге млекопитающих формируется пренатально, некоторые области мозга взрослого человека (например, гиппокамп) сохраняют способность выращивать новые нейроны из нейрональных стволовых клеток – процесс, известный как нейрогенез.
Нейротрофины – химические вещества, которые помогают стимулировать и контролировать нейрогенез. Они принадлежат к классу факторов роста – пептидов, которые влияют на пролиферацию, дифференцировку, выживание и гибель нейрональных и других клеток. Нейротрофины также выделяются из нейронов в ответ на афферентную стимуляцию, способствуют установлению межклеточных связей, регулируют синаптическую пластичность. Все нейротрофины изначально синтезируются в виде белков-предшественников, пронейротрофинов, с последующим образованием стабильных, зрелых форм. Недавней потрясающей находкой стало: пронейротрофины тоже обладают активностью. В то время как зрелые нейротрофины способствуют выживанию нейронов, пронейротрофины оказывают противоположное, проапоптотическое действие!
Поддерживая выживание нейронов, нейротрофины могут иметь терапевтический потенциал для лечения нейродегенеративных заболеваний, устранения последствий инсульта или травматического повреждения мозга. Обо всем этом, от базового понимания до клинических перспектив использования двуликих янусов мозга, мы узнали на лекции «Нейротрофические факторы: от молекулы до организма», которую прочел Михаил Юрьевич Степаничев, ведущий научный сотрудник лаборатории функциональной биохимии нервной системы Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (Москва). Многочисленные вопросы аудитории лектору подтвердили большой интерес к этой теме.
Must have для нейрона
Малоизученной областью, на которой сейчас сфокусированы многие исследования, является вовлечение в нейрональную передачу протона, иона водорода H+. Открытие постсинаптических образований, чувствительных к протонам – ASIC (acid-sensing ion channels) – стало началом изучения этой новой сигнальной частицы. ASIC представляют собой катион-проницаемые ионные каналы, активируемые протонами. Открыто уже восемь субъединиц таких рецепторов. В головном мозге млекопитающих каждый нейрон экспрессирует хотя бы одну субъединицу ASIC. Полученные данныепоказывают важнейшую роль этих сигнальных путей в передаче болевых сигналов, в синаптической пластичности, памяти и обучении, при некоторых патологиях, таких как эпилепсия и болезнь Альцгеймера.
Открытие нового сигнального пути показало, что, несмотря на многолетние исследования, даже в понимании базовых процессов, таких как синаптическая передача, остаются белые пятна, требующие изучения. Прорывы в этой области могут привести к пересмотру всей парадигмы передачи сигнала от нейрона к нейрону. По мнению автора уникальной лекции «Протон как нейромедиатор в ЦНС» члена-корреспондента РАН, заместителя директора по научной работе Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Дениса Борисовича Тихонова, основная задача здесь будет состоять в преодолении разрыва между большим количеством данных, накопленных в исследованиях in vitro, и слабо разработанным пока представлением о том, как ASIC работают в целостном мозге.
TAAR, Glu и хемогенетика
Одни из самых загадочных и перспективных сигнальных молекул в настоящее время – следовые амины/trace amines. Первое соединение из этой группы – фенилэтиламин – было выделено около 140 лет назад при исследовании процессов гниения и брожения (Nencki, 1876). Следовые амины, действительно, образуются в ходе этих процессов, поэтому их много в таких пищевых продуктах, как шоколад, сыры, красные вина. У млекопитающих биохимически это часть метаболизма катехоламинов (дофамина, норадреналина, адреналина) и йод-содержащих гормонов щитовидной железы.
Следовые амины – трансмиттеры скоростные: не накапливаются в везикулах нейронов как обычные нейромедиаторы, а сразу же диффундируют в синаптическую щель, где разрушаются настолько быстро, что период их полужизни составляет не более 15 секунд! По мере накопления экспериментальных данных выяснилось, что азбука Морзе следовых аминов передает сообщения в составе многих нейропсихических расстройств, особенно аффективного характера. Предприняты перспективные попытки использовать воздействие на рецепторы следовых аминов/trace amine-associated receptors (TAAR), чтобы повлиять на сигнальные пути реализации хотя бы некоторых из этих нейропсихических расстройств. Таким перспективным исследованиям была посвящена лекция «Следовые амины: рудиментарные амины или новая система сигнальных молекул?» Ильи Михайловича Суханова, заведующего лабораторией поведенческой фармакологии Института фармакологии им. А.В. Вальдмана. Вебинар «На острие науки», где она прозвучала, был посвящен обсуждению научных идей и методов, таких как хемо- и оптогенетика, которые сейчас находятся в фокусе внимания исследователей мозга.
Молекулы бодрости
Интригующим кейсом тонкого баланса нейромедиаторов головного мозга является регуляция цикла «сон-бодрствование». Сбой этих внутренних часов выражается как в различных видах бессонницы, так и в гиперсомниях – состояниях с избыточной сонливостью. А ведь полноценный сон – важное условие нормального функционирования мозга, в том числе его когнитивных функций. Хорошая новость в том, что большинство расстройств сна можно эффективно предотвращать или лечить на основе знаний современной сомнологии – науке о механизмах и функции сна. Еще одной хорошей новостью стало то, что на полях Недели мозга состоялся вебинар «Механизмы регуляции сна» целой группы сомнологов, которая работает на базе научно-исследовательского отдела артериальной гипертензии Института сердца и сосудов НМИЦ им. В.А. Алмазова. Эксперты поделились не только базовыми знаниями о молекулярных механизмах сна и регуляции ритмов активности («Ритм жизни: кто играет главную роль?», Л.С. Коростовцева), о влиянии сна на память и внимание («Сон и когнитивные функции», Т.А. Ульянова), о нейроактивных молекулах, которые помогают не засыпать на ходу в течение дня («Молекулы бодрости: орексиновая система», С.И. Осипенко), но и рассказали, как, располагая пониманием механизмов нарушений сна, пересмотреть свои привычки, чтобы улучшить сон и дневную активность («Патогенетические модели инсомнии», В.В. Амелина). К слову, именно последняя лекция стала серьезным конкурентом в борьбе за лучшую лекцию Недели мозга’22. Лучшей по итогам голосования среди слушателей стала лекция «Современные представления о патогенезе эпилепсии» Наталии Александровны Сиваковой. По сложившейся традиции, вскоре нас ждет интервью с лучшим лектором.
Лабораторная среда и школьная суббота
Что делает мероприятия Недели мозга еще менее формальными – это экскурсии в лаборатории и университетская суббота для школьников. Полноценные видеоэкскурсии в лабораторию регуляции функций нейронов мозга и лабораторию онтогенеза нервной системы были предоставлены Институтом физиологии им. И.П. Павлова РАН. В нашем Университете двери для посещения гостеприимно открыла лаборатория экспериментальной фармакологии и терапии боли Института фармакологии им. А.В. Вальдмана. Заведующий лабораторией Алексей Юрьевич Соколов подробно рассказал о научных задачах, над которыми работает лаборатория, высокотехнологичных методах регистрации и анализа работы нейронов, которые при этом используются.
Университетская суббота – день лекций молодых ученых и врачей, подготовленных для школьников выпускных классов, интересующихся нейронауками. На вебинаре «Нейротрансмиттер для гения» обсуждались сигнальные молекулы, важные для реализации когнитивных функций мозга. Лекции «Дофамин, мотивация и обучение: современные представления» (Артем Савченко, аспирант кафедры фармакологии ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова), «Глутамат. Когнитивное путешествие» (Иванна Молчанова, ординатор кафедры психиатрии ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова), «Аварийная сигнализация»: обучение, стресс и нейротрансмиттеры» (Анна Левина, младший научный сотрудник лаборатории генетики высшей нервной деятельности Института физиологии им. И.П. Павлова РАН), «BDNF, физическая активность и когнитивные функции» (Надежда Сутормина, аспирант кафедры возрастной психологии и педагогики семьи РГПУ им. А.И. Герцена) были подготовлены отлично и завершились викториной по материалам лекций. Приз победителя отправлен в далекий Омск ученице гимназии №19 Веронике Жуковой.
Международная Неделя мозга’22 «Сигнальные молекулы» завершилась. Спасибо замечательным участникам, сделавшим Неделю интересной, чёткой и яркой: уважаемым лекторам, модераторам, дизайну, администраторам и организаторам трансляции, информационной поддержке, отряду волонтёров! Для всех, кто не смог присоединиться онлайн, остаются доступными записи лекций и вебинаров на https://www.youtube.com/brainweekspb.
Желаем всем оптимального взаимодействия сигнальных молекул мозга! Get connected!
Организационный комитет
