Биологический процесс в мозгу зебровых зябликов показывает, что певчие птицы быстро реагируют на травмы и способны контролировать естественное воспаление, которое возникает, чтобы защитить мозг от травм.
По словам профессора Американского университета, достаточно хорошее понимание этого процесса может привести к лечению людей, контролирующему воспаление и ускоряющему выздоровление после черепно-мозговой травмы, такой как инсульт. Колин Салдана, представивший новые результаты исследований на ежегодном собрании Общества нейробиологии. В ходе экспериментов Салдана и его коллеги обнаружили, что глиальные клетки, продуцирующие эстроген, играют роль в быстром ответе.
"Самым удивительным для меня является то, что контроль воспаления происходит в течение нескольких часов, и что эстроген вырабатывается в мозге вокруг места повреждения в ответ на травму," Салдана сказал. "У этих животных появился механизм, позволяющий очень быстро защитить свой мозг от травм."
Сохранение функции мозга
Воспаление – нормальная часть иммунного ответа организма. Это влияет на мозг иначе, чем на другие части тела. В мозгу слишком сильное воспаление может вызвать дегенеративные эффекты или, в худшем случае, смерть. Хроническое воспаление вызывает повреждение клеток и потерю важных нейронов, регулирующих память, настроение и движения. Возможность контролировать и ограничивать воспаление в поврежденном мозге может сохранить жизненно важную функцию мозга.
Как нейробиолог и член Центра поведенческой нейробиологии Австралии, Салдана изучает эстроген у певчих птиц. Птицы вырабатывают в своем мозгу обычный половой стероид, как и люди и другие млекопитающие. Было известно, что гормоны влияют на мозг с 1850-х годов, но понимание того, что аналогичные гормоны могут вырабатываться в самом мозгу, потребовалось до 1980-х годов. Животные являются хорошими объектами исследований для нейробиологии по многим причинам, в том числе из-за пластичности их мозга.
Предыдущая работа Салданья и его коллег исследовала, как гормоны взаимодействуют с нейронами. Они открыли новый метод коммуникации, синаптокринную передачу сигналов, с помощью которой нейроны создают и передают друг другу высокие уровни эстрогена. Именно тогда они также обнаружили, какие клетки синтезируют эстроген в условиях повреждения головного мозга: глиальные клетки, которые являются важными ненейрональными клетками, которые живут в головном мозге.
Более десяти лет Национальные институты здравоохранения финансируют исследования Салданы из-за их последствий для лечения нейродегенеративных состояний, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, инсульты и воспалительные заболевания.
Контроль воспаления
Высвобождение эстрогена в головном мозге для контроля воспаления – естественный процесс. У певчих птиц это происходит примерно через 24 часа. Тот же процесс происходит у млекопитающих в течение нескольких дней – возможно, слишком поздно, чтобы остановить дегенерацию мозга или положить конец жизни.
В текущих экспериментах Салдана обнаружил еще одну важную функцию глиальных клеток – то, что они активируют быструю реакцию для защиты мозга птиц. Однако необходимо больше понять, как защитный процесс сдерживает воспаление.
Исследователи провели три эксперимента с использованием типа острой травмы, похожей на инсульт. Травма стимулировала секрецию небольших белков, называемых цитокинами, которые вызывают воспалительную реакцию.
В определенные моменты во время реакции Салдана и его коллеги контролировали уровень эстрогена, не давая работать ароматазе – ключевому белку, необходимому для производства эстрогена.
В первом эксперименте исследователи повредили обе стороны мозга, но залили эстрогеном только одну сторону. Сторона, залитая эстрогеном, показала меньшее воспаление.
Во втором эксперименте исследователи повредили обе стороны мозга певчей птицы и ограничили функцию ароматазы только одной стороной мозга. На стороне без ароматазы воспалительные цитокины оставались опасно повышенными. Именно тогда исследователи узнали, что эстроген контролирует воспаление, и само его производство происходит в ответ на травму.
По словам Салданья, эстроген – это сложное химическое вещество, поэтому его интересно изучать. "Мы не можем просто накачать людей эстрогеном. Это может иметь очень плохие последствия для других систем, кроме мозга," Салдана сказал. "Это очень сложно, поэтому изучение этого так важно, чтобы мы могли понять, как использовать его силу без каких-либо вредных побочных эффектов."