Исследователи из Университета Джонса Хопкинса сообщили в журнале Nature о найденном в мозге мышей новом типе нейронов, которые играют одну из центральный ролей в распространении сна по мозгу и выключении клеток, ответственных за бодрствование.
Эти нейроны, расположенные в части гипоталамуса, называемой zona incerta, могут стать новыми мишенями для лекарственных средств, использующихся при лечении инсомний, например, бессонницы или нарколепсии.
Новые нервные клетки, которые ранее в гипоталамусе замечены не были, экспрессируют ген под названием Lhx6. Он необходим для образования нейронов, которые подавляют работу других нейронов. Нарушение же Lhx6-экспрессии может привести к многим заболеваниям, связанным с гиперактивацией нервных клеток, включая тяжелые формы эпилепсии.
Нормальный сон состоит из пяти фаз, которые можно разделить на две основных группы: медленный (глубокий) сон (non-REM) и быстрый сон (с быстрым движением глаз, REM). Именно во время быстрого сна человека в основном посещают сновидения, в то время как во время медленного сна происходит консолидация памяти (её перезапись из кратковременной в долговременную). Для нормальной жизнедеятельности одинаково необходима нормальная продолжительность обеих фаз.
Чтобы изучить роль экспрессирующих Lhx6 нейронов в регулировании «сонного» процесса, авторы использовали искусственные или дизайнерские рецепторы, которые могли активироваться только при помощи специальных препаратов, повышающих активность клеток у мышей, чтобы пронаблюдать за изменениями в их биоритмах. Когда нейроны активировали, исследователи наблюдали увеличение продолжительности как REM, так и non-REM-сна в течение восьми часов.
Оказалось, что одна из популяций, связанных с клетками, экспрессирующими Lhx6, — это нейроны, которые, выделяют орексин (гипокретин) – нейромедиатор, способствующий поддержанию бодрствования. При нарколепсии в его метаболизме происходят нарушения. Используя препараты, которые блокируют действие этого нейромедиатора, исследователи показали, что увеличение продолжительности глубокого сна, наблюдаемое после активации экспрессирующих Lhx6 клеток, зависит от орексина, но вот увеличение времени REM-сна не произошло.
«Это демонстрирует, что Lhx6 ингибирует не только клетки, синтезирующие гипокретин, но и другие, которые способствуют пробуждению», – отмечает первый автор исследования Кай Лю (Kai Liu), аспирант кафедры нейронаук Соломона Снайдера в медицинской школе Университета Джонса Хопкинса.
Чтобы дополнительно протестировать эффекты, которые производятся на эти «возбуждающие» клетки Lhx6-экспрессирующие нейроны, исследователи разрушили зоны их расположения. При этом у подопытных животных процесс засыпания нарушился, обе фазы сна стали гораздо короче, и обнаружились характерные симптомы бессонницы.
«Тот факт, что эти нейроны обеспечивают как быстрый, так и медленный сон, отличает их от других регулирующих этот процесс клеток. И они, таким образом, становятся новой целью для терапии широкого спектра нарушений сна», – говорят учёные.
Они отмечают, что теперь им интересно узнать, есть ли у этих нейронов какие-либо другие функции.
Текст: Анна Хоружая