Грипп нередко заставляет даже самых стойких людей слечь с недомоганием, потерей аппетита и лихорадкой. Ученым удалось идентифицировать нейроны у мышей, которые посылают сигналы в мозг о заражении организма этой инфекцией, в результате чего снижается подвижность, появляются чувство голода и жажда [1].
Авторы сообщают, что подобные нейроны, контактирующие с другими областями тела, посылают сигналы в мозг об инфекционной инвазии. Работа авторов была опубликована 8 марта в Nature.
Как сообщает Ишмаил Абдус-Сабур, нейробиолог из Колумбийского университета в Нью-Йорке (не участвовал в исследовании), данная работа переворачивает все имеющиеся представления с ног на голову. Это настоящая смена парадигмы с точки зрения того, какие поведенческие реакции наблюдаются в организме при болезни.
Наблюдения за мозгом
Стивен Либерлес, нейробиолог из Гарвардской медицинской школы в Бостоне (штат Массачусетс) и соавтор работы, сообщает, что до этого исследования, фактически, было неясно, как мозг «узнает» о заражении организма инфекцией. Традиционно считалось, что сигнальные молекулы из места заражения по кровотоку перемещаются в мозг, проникают в него и напрямую активируют области, которые запускают поведенческие программы организма при болезни.
Среди главных «подозреваемых» на роль таких сигнальных молекул были простагландины, которые вырабатываются в инфицированных тканях. Такие препараты, как аспирин и ибупрофен, блокируют выработку простагландинов, а также подавляют поведенческие паттерны, обусловленные болезнью. Исходя из этого, ученые и полагали, что простагландины являются ключом к запуску таких поведенческих реакций.
Авторы показали, что специфический рецептор простагландина EP3 отвечает за возникновение поведенческих реакций, обусловленных болезнью. EP3 обнаруживается на поверхности нейронов во всех областях тела, включая головной мозг. Для проверки его функции исследователи удалили рецепторы EP3 в мозге мышей и заразили их вирусом гриппа. Грызуны все же изменяли свое поведение, что свидетельствует о том, что мозг не получает сигналов об инфекции с помощью простагландинов.
Вместо этого, авторам удалось обнаружить, что ключевыми «игроками» являются специфические популяции нейронов, содержащие EP3 и расположенные в тканях шеи мышей. Эти нейроны характеризуются наличием ответвлений, которые тянутся от «миндалин» мышей к стволу мозга. Такая топография довольно целесообразна, как поясняет соавтор исследования На-Рюм Бин, нейробиолог из Гарварда: область миндалин — это своего рода промежуточная камера между воздухом внешней среды и тем, что попадает в дыхательные пути. Область изобилует иммунными клетками, которые вырабатывают простагландины при встрече с патогенами.
Результатом становится «уведомление» о болезни: вирусы гриппа попадают в дыхательные пути и заражают клетки слизистой горла, вызывая выработку простагландинов, после чего ранее недооцененные нейроны вступают в игру. По словам Абдус-Сабур, сигнализация об инфекции идет далее по ветвям нейронов по «особой магистрали к мозгу».
Частицы вируса гриппа (окрашенные синим красителем) выделяются из лопнувшей клетки.
Магистраль в мозг
Нейронные пути выполняют ту функцию, на которую не способны передаваемые по кровотоку сигналы: благодаря им мозг получает информацию о конкретном месте источника инфекции. Авторы отмечают, что многие другие типы нейронов обладают рецепторами к простагландинам и другим иммунным сигнальным молекулам. Они предполагают, что могут существовать дополнительные специализированные пути, в том числе и для детекции кишечных инфекций, вызывающих тошноту и рвоту.
В ходе исследования был выявлен парадокс. Ученые предполагают, что поведенческие паттерны при болезни дают определенное эволюционное преимущество. Но когда команде исследователей удалось заблокировать такие поведенческие реакции (например, отказ от еды), вероятность смерти мышей от гриппа снизилась. Либерлес предполагает, что эта система, изменяющая поведение организма, эволюционировала по причине преимуществ, которые она несла в большинстве случаев встречи с инфекцией, даже если не во всех. В противном случае, такие поведенческие реакции, как неподвижность, могут быть эволюционно полезными за счет снижения распространения и передачи патогена среди сородичей.
Однако эти новые результаты не раскрывают всех тайн. Чувствительные к патогенам нейроны миндалин ответственны за развитие поведенческих паттернов, характерных для инфекционных болезней, только на первой стадии гриппа (длительностью в одну неделю), в ходе которой поражаются верхние дыхательные пути. По мере того как вирус перемещается в нижние дыхательные пути, некий другой нейронный путь берет на себя работу по управлению поведенческими паттернами. Либерлес сообщает, что если бы удалось найти способ заблокировать этот второй путь — это обладало бы огромным клиническим значением.
