Тело взрослого человека примерно на 70 процентов состоит из воды, а мозг – на все 80. Но откуда такой «жидкий» орган знает, насколько гидратирован организм?
Ответить на этот вопрос попытались исследователи из Университета Калифорнии в Сан-Франциско и Алленовского института мозга, а результаты своей работы они опубликовали в журнале Nature.
Гипотез о способе регуляции содержания воды в организме всегда было в достатке: считается, что гипоталамус отвечает за контроль содержания воды к крови. Кроме этого, учитывается и информация о поступлении жидкости в организм: достаточно сделать пару глотков, чтобы в мозг поступил сигнал о насыщении организма водой, хотя для изменения системной гидратации требуется не менее 10 минут. Однако, при этом не учитывается состав жидкости – ведь, например, соленая вода не способствует утолению жажды, а только отбирает у клеток драгоценную воду.
Чтобы в прямом смысле «пролить свет» на вопрос, авторы работы имплантировали в мозг мышей оптические волокна для отслеживания активности нейронов, участвующих в водном обмене.
В чем «вся соль»?
Экспериментальных мышей поили подсоленой водой. Передающие сигнал о жажде нейроны действительно «затихли» сразу же после нескольких глотков, однако через небольшой промежуток времени напоминали мыши, что она снова хочет пить – восполнить запасы жидкости не удалось. Откуда же был получен новый, «взвешенный» сигнал?
Непосредственное всасывание воды для распределения по кровотоку происходит, в основном, в тонком кишечнике. Возможно, именно там совершается анализ пригодности и качества жидкости? Эту гипотезу ученые из Сан-Франциско и проверили в первую очередь в ходе эксперимента, в котором подсоленную воду черед специальный катетер вводили прямо в желудок подопытным мышам. Поведение нейронов, отвечающих за чувство жажды, оставалось неизменным. От подсоленной воды они даже активнее передавали сигнал о необходимости попить. Поэтому, когда мышам давали доступ к чистой воде, они пили даже больше, чем те, кто изначально пил пресную воду.
Таким образом, мозг дважды проверяет один из важнейших параметров для адекватного функционирования организма: сам факт питья, а затем его пригодность для поддержания процессов жизнедеятельности.
Каков нейронный путь?
Чуть подробнее об этом механизме: благодаря методам оптогенетики, ученые проследили путь нервного импульса из кишечника. Оказалось, что сигнал гидратации передается через блуждающий нерв. В ходе его пересечения (ваготомии) и активации светом структур мозга выяснилось, что далее сигнал идет в субфорникальный орган (SFO, это один из так называемых цирукмвентрикулярных органов), а из него – в соседнее медианое преоптическое ядро (MnPO). Именно этот путь подавляет выведение жидкости почками, позволяя сохранить достаточно воды в кровотоке.
Исследователи предполагают, что нарушение какого-либо звена в этой системе может быть первопричиной ряда патологий, таких как, например, повышенное артериальное давление. Но чтобы это достоверно установить, потребуются дальнейшие исследования.
Текст: Дарья Тюльганова