Как сообщается в новой работе, опубликованной в Communications Biology, токсины, выделяемые водорослями во время цветения воды, могут провоцировать развитие нейродегенеративных процессов, схожих с болезнью Альцгеймера, у дельфинов.
Нейродегенеративным заболеваниям подвержен не только человек: у ряда видов животных также описаны нейродегенеративные процессы. Например, как показало недавнее исследование, у дельфинов под действием нейротоксина, который продуцируют водоросли при цветении воды, запускаются нейродегенеративные процессы, которые по своим проявлениям похожи на болезнь Альцгеймера.
Авторы работы изучали, как цветение воды влияет на транскриптом клеток мозга дельфинов, обитающих в лагуне реки Индиан во Флориде – обширном эстуарии с солоноватой водой, который подвержен сезонным цветениям. В предыдущих исследованиях уже показывали, что среди дельфинов встречается патология, напоминающая болезнь Альцгеймера по ключевым признакам: бляшки β-амилоида и скопления тау-белка. Теперь же ученые достоверно продемонстрировали, что это состояние могут вызывать токсины водорослей.
В исследовании задействовали 20 афалин (Tursiops truncatus truncatus) из лагуны реки Индиан. В коре головного мозга всех дельфинов была найдена 2,4-диаминомасляная кислота – метаболит, который продуцируют цианобактерии, диатомовые водоросли и динофлагелляты. Сравнивая сезоны с наиболее выраженным цветением воды и соответствующие им концентрации 2,4-диаминомасляной кислоты в мозге дельфинов, ученые установили, что в годы, когда цветение было особенно выражено, концентрация 2,4-диаминомасляной кислоты в мозге дельфинов оказалась наиболее высока.
Далее ученые получили транскриптомы коры дельфинов. Цветение воды вызывает изменения на транскриптомном уровне: наиболее значимо возрастает уровень экспрессии генов, связанных с неврологическими, психическими и метаболическими заболеваниями. В то же время наиболее значимо снижается уровень экспрессии генов, связанных с болезнями крови, иммунной системы, а также неврологическими болезнями. Авторы отмечают, что в периоды сильного цветения в коре дельфинов существенно повышается уровень экспрессии гена TARBDP – маркера нейродегенеративных процессов.
Исследование функций генов, экспрессия которых меняется при цветении, показало, что под действием нейротоксина меняется функционирование ГАМКергических синапсов и гематоэнцефалического барьера. Важно, что при цветении повышается уровень экспрессии генов, которые служат факторами риска болезни Альцгеймера, таких как аполипопротеин E и неурегулин 3, контролирующий формирование тормозных синапсов. Исследователи отметили повышение экспрессии фактора некроза опухоли 3 (TNFRSF25), который отвечает за апоптоз и гибель клеток при болезни Альцгеймера. Также при цветении повышается уровень экспрессии ряда генов, которые отвечают за нейропатологические изменения, сопровождающие болезнь Альцгеймера.
Авторы работы отмечают, что повсеместное потепление воды может сказаться на распространенности болезни Альцгеймера среди дельфинов.
Текст: Елизавета Минина