Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме обнаружили, что нейронный путь – часть вегетативной нервной системы – достигает костей и участвует в контроле развития костей.
По словам исследователей, недавно открытый путь играет ключевую роль в контроле плотности костной ткани в подростковом возрасте, что, в свою очередь, определяет устойчивость скелета к переломам на протяжении всей жизни. Они подчеркивают, что понимание механизмов, соединяющих мозг и кости, может иметь значение для возможных будущих методов лечения, которые позволят лучше бороться с остеопорозом и различными нервными расстройствами. Выводы команды Еврейского университета опубликованы на этой неделе в журнале PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).
Участниками проекта стали исследователи костной лаборатории Еврейского университета, возглавляемой проф. Итаи Баб в сотрудничестве с проф. Раз Йирмия, руководитель Лаборатории исследований мозга и поведения, а также студенты-исследователи Алон Баджайо и Вардит Крам и магистранты Арик Бар и Мэрилин Бачар. Дополнительными сотрудниками были д-р. Адам Денес из Манчестерского университета, Великобритания, и проф. Альберта Заллоне из Университета Бари, Италия.
Вегетативная нервная система, с помощью которой мозг контролирует и регулирует физиологическое функционирование внутренних органов, включает две подсистемы, называемые "симпатичный" а также "парасимпатический." Каждая из этих подсистем имеет свои собственные нейронные пути. В целом, симпатическая нервная система, пожалуй, наиболее известна тем, что опосредует нейрональные и гормональные реакции на стресс. С другой стороны, симпатический путь обычно способствует поддержанию тела в состоянии покоя.
Предыдущие исследования исследователей Еврейского университета и других показали, что симпатическая нервная система достигает скелета и замедляет развитие костей. С другой стороны, до сих пор не было информации о парасимпатической активности скелета.
Чтобы продемонстрировать, что в скелете действительно есть парасимпатические реакции, исследователи ввели ослабленный вирус бешенства в бедренные кости мышей. У вируса бешенства есть уникальная особенность – он мигрирует от места инъекции на периферии по нервным волокнам к мозгу. После инъекции в бедренную кость вирус был обнаружен в головном мозге в областях, специфичных для парасимпатической подсистемы.
В прошлом эти же исследователи сообщали, что активность белка интерлейкина-1 влияет на развитие костей. Теперь они заметили, что это влияние очень похоже на влияние парасимпатической подсистемы. Действительно, исследователи показали, что деактивация активности интерлейкина-1 в мозге лабораторных мышей парализует парасимпатическую активность в кости и замедляет развитие скелета. Они также обнаружили, что недавно открытый нейронный путь, который включает интерлейкин-1 в головном мозге и парасимпатическую подсистему, также контролирует частоту сердечных сокращений.
Как и в кости и в сердце, новый путь может иметь важную функцию и в других органах, контролируемых вегетативной нервной системой. Проф. Ирмия сказала, что "низкая плотность костной ткани и остеопороз часто возникают вместе с психоневрологическими расстройствами, такими как депрессия, болезнь Альцгеймера и эпилепсия, так как интерлейкин-1 в головном мозге и парасимпатическая система часто повреждаются при этих расстройствах. Выявление механизмов заболевания в этих случаях имеет огромный потенциал для разработки новых методов лечения," добавил он.
"Связь между мозгом и костью в целом и участие недавно открытого пути в частности – это новая область исследований, о которой мы еще очень мало знаем," сказал проф. Баб. "Новые результаты, обнаруженные в лабораториях нашего Еврейского университета, впервые подчеркивают важную физиологическую роль связи между интерлейкином-1 в головном мозге и вегетативной нервной системой.
Исследование проводилось в рамках проекта по изучению связи между активностью интерлейкина-1 в головном мозге, парасимпатической системе и скелете. Он был поддержан Немецко-израильским фондом научных исследований и разработок и Израильским научным фондом.