Александр Спирин
|
|
Разноцветные рецепторы в мембране-оболочке клетки. Иллюстрация Physorg |
Там ей встретились разные чудаки. Между ними – Tin Woodman, имя которого переводят на русский как Железный дровосек. Между тем tin – это олово, поэтому он скорее всего был лудильщиком или жестянщиком. Последний использует вместо олова для укрепления железа цинк, который охотно отдает свои электроны, защищая металл от коррозии.
Неудивительно, что автомобильная промышленность уделяет большое внимание оцинкованным кузовам, чтобы машинные полы не проваливались под водителем. Также неудивительно, что цинк издавна используется живыми клетками для выполнения самых разных функций. Его содержание в организме существенно отличается у мужчин и женщин (2,5 и 1,5 г соответственно). Дело в том, что основная часть атомов цинка приходится на скелетные мышцы и кости, что и объясняет разницу.
Цинк с его способностью отдавать и возвращать электроны используется в цепи переноса электронов. Она представляет собой цепь протеинов (белков), осуществляющих трансфер электронов к кислороду, окисляющему углерод. Итогом окисления является образование углекислого газа, СО2, выдыхаемого нами через легкие.
Важно и то, что транспорт цинка, например, из кишечника осуществляет его белковый транспортер, роль которого в митохондриях играет растворимый переносчик. Мутации в гене последнего ведут к нарушению эмбрионального развития и нейрогенеза по его ходу. В связи с этим сотрудники барселонского Университета Пьера Фабра выдвинули предположение, что изменения, связанные с цинком, могли в отдельных случаях передаваться человеку от его предков – денисовцев, приводя к депрессии. Их работа опубликована в журнале PLOS.
Академик Иван Павлов получил в 1904 году Нобелевскую премию «за работу по физиологии пищеварения». Иван Петрович, используя различные раздражители – и не используя никаких антибиотиков! – оперировал подопытных собак, вырабатывая у них условные рефлексы. Впрочем, в этом он не был первооткрывателем. Скажем, «флейтисты» – укротители кобр весьма чувствительно били дудкой по носу змей. Так вырабатывались рефлексы («отражения»), проявление которых вызываются не пищей, а звуком.
Павлов был уверен, что дуга таких рефлексов замыкается через кору, которая при напряжении быстро «устает». Именно это ведет к угасанию реакции. Поэтому ученый считал, что возбуждение сменяется торможением, которое называл охранительным. Понадобилось рождение молекулярной биологии, чтобы ученые во всем этом разобрались досконально.
Еще полвека назад выяснилось, что оболочки клеток буквально нашпигованы многочисленными протеинами, с которыми связываются (лигандируются) те или иные молекулы лигандов. По аналогии с большими рецепторами, или органами чувств, эти белки тоже назвали рецепторами – они рецептируют, ухватывают молекулы, возбуждающие или тормозящие активность нейронов (нервных клеток). К возбудителям относятся прежде всего адреналин и глютаминовая аминокислота (Glu). Зеркальным действием обладает, например, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), применяемая для введения человека в медикаментозную кому.
Уже относительно давно известно, что ее белковый рецептор является пентамером, то есть состоящим из пяти субъединиц. Они объединены вокруг центрального канала. По каналам рецепторов в клетки поступают различные ионы – натрия и калия, кальция и хлора. Заметим, что недостаточное выведение хлорных ионов во внеклеточное пространство приводит к развитию кист и белковых волокон (кистозный фиброз), способствует развитию патогенной микрофлоры.
В Кембриджском университете с помощью криоэлектронного микроскопа показали, что в рецепторе ГАМК имеются самые разные субъединицы. В результате становятся возможны самые разные их комбинации с различными функциями. Не случайно еще античные врачеватели знали о четырех типах темпераментов – сангвиниках, холериках, флегматиках и меланхоликах. У рецепторов могут отсутствовать участки связывания ГАМК, и тогда ее заменяет нейротрансмиттер гистамин, действие которого вызывает аллергии и нежелательные реакции организма.
Уже Иван Павлов знал, что в желудке может выделяться повышенное количество соляной кислоты (HCl). Теперь же известно, что этому способствует как раз гистамин. Сегодня получена картинка структуры рецептора ГАМК с атомным разрешением. Ученые надеются, что это будет способствовать решению многих вопросов, связанных не только с пищеварением. Дело в том, что рецептор, как выяснилось, может проявлять двойную модальность, присоединяя одновременно и ГАМК, и гистамин. Это в какой-то мере осложняет поиск лекарственных средств, действие которых связано именно с этим рецептором. Люди приходят к нейропсихологам с жалобами на повышенную тревожность, а помочь им бывает весьма затруднительно.
В этом плане интересна работа, которую провели в Калифорнийском университете в г. Дэвис. Исследователи отталкивались от признания возможности применения некоторых психоделических средств для купирования повышенного беспокойства (anxiety). Каноническая уже история: anxiety страдала первая пациентка Зигмунда Фрейда, которую мучили ночные кошмары, она боялась засыпать. Пациентке повезло, ей удалось помочь, в чем отчасти помог психоанализ, или «разложение души» (на части).
В Дэвисе провели секвенирование макромолекул РНК в отдельных ядрах клеток мышиной предлобной (префронтальной) коры (PFC). Авторы исследования использовали йодо-производное амфетамина (DOI). Это вещество – антагонист одного и рецепторов нейронов. При этом выяснилось, что DOI активирует небольшую группу нервных клеток PFC. Этот эффект воспроизвели оптогенетически – с помощью лазера. Его включение имело на мышей анксиолитический эффект без присущих психоделикам галлюцинаций. Калифорнийцы надеются, что полученная ими информация будет способствовать созданию безопасных и действенных лекарств для помощи пациентам с патологической тревожностью.
