Виявилено тип клітин головного мозку, які контролюють дихання
Планета науки

Виявилено тип клітин головного мозку, які контролюють дихання

16.07.2010 11:55

Клітини головного мозку

Учені виявили тип клітин головного мозку, які контролюють дихання у щурів, і вважають, що це відкриття може привести до появи методик лікування смертельних розладів дихання у людей, повідомляється в статті дослідників, опублікованій в журналі Science.

Група нейробіологів, на чолі з Олександром Гуріном (з Університетського коледжу Лондона, виявила, що, всупереч сталій парадигмі, за контроль дихання відповідають зовсім не нервові клітини головного мозку, а так звані астроцити – клітки, що мають форму зірки і що вважаються допоміжними для нервових клітин.

Астроцити відносяться до класу так званих нейроглій, кліток, що створюють, як вважалося дотепер, лише специфічне оточення навколо нейронів і що беруть на себе частина їх метаболічних функцій.

«Ця стара догма тепер значно видозміниться: декілька останніх досліджень показали, що астроцити можуть, насправді, допомагати нейронам передавати і обробляти інформацію», – сказав Гурін.

Дотепер учені вважали, що за контроль дихання відповідають специфічні нейрони, чутливі до зміни концентрації вуглекислого газу в крові. Рівень вуглекислого газу підвищується в тому випадку, якщо людина, наприклад, виконує важку роботу або фізичні вправи. Це підвищення приводить до зміни кислотності (рівня рН) крові, яка, у свою чергу, повинна сигналізувати легеням збільшити швидкість дихання.

У своїй роботі Гурін показав, що астроцити також володіють чутливістю до СО2. Зміна рівня рН крові в їх випадку приводить до зміни концентрації іонів кальцію в клітках і, як результат, виробленню молекули аденозинтрифосфату (АТФ). Дослідники вважають, що АТФ стимулює сусідні нейрони, задіяні в процесі дихання, що приводить до почастішання дихання і видалення надмірної кількості СО2 з крові.

Щоб показати це, учені упровадили в астроцити мозку живих щурів ген, що відповідає за синтез специфічного білка. Цей білок здібний до флуоресценції (свіченню під впливом опромінювання світлом з певною довжиною хвилі) у присутності іонів кальцію, причому, інтенсивність цього свічення відповідає концентрації іонів Ca+ у клітці. Учені показали, що як тільки в крові падає рівень рН (збільшується кислотність) кількість іонів кальцію в астроцитах різко зростає.

Більш того, учені виявили специфічну область мозку, так званий довгастий мозок, де сконцентровані астроцити, чутливі до концентрації СО2 в крові. Ця область мозку раніше була відмічена ученими як область, чутлива до хімічного складу крові.

Учені вважають, що їх відкриття може пролити світло на причини смертельних розладів дихання, таких, наприклад, як синдром раптової дитячої смерті, при якому відбувається зупинка дихання і смерть зовні здорового немовляти. Якщо в подальших роботах буде виявлена роль астроцитів в цьому синдромі, це дозволить розробити методики терапевтичного втручання і запобігання смерті.