Учёные перевернули представление о страхе: открытие изменит лечение тревожных расстройств

Исследователи недавно выяснили, что ключевые посредники, управляющие "контуром страха" в мозге, отличаются от ранее предполагавшихся. Новые методики, примененные на живых мышах, показали, что основная роль в нашей реакции на опасность принадлежит молекулам, известным как нейропептиды, а не нейротрансмиттерам.

Когда вы случайно касаетесь горячей кастрюли или утюга, вы рефлекторно отдергиваете руку, испытывая боль и мгновенное чувство опасности. Это происходит потому, что болевые рецепторы в вашей руке посылают сигнал через спинной и стволовой мозг, где группа нейронов передает сигналы в миндалевидное тело — центр страха в мозге.

Это запускает эмоциональную реакцию страха, которая помогает нам запомнить необходимость избегать горячих поверхностей. Однако этот механизм, управляемый страхом, задействуется и в других ситуациях.

Способность быстро реагировать на угрозу и запоминать её - важный механизм выживания. Однако при таких расстройствах, как посттравматическое стрессовое расстройство и высокая тревожность, эта реакция на страх может становиться чрезмерной.

Существующие методы лечения этих состояний лишь частично эффективны и в основном направлены на изменение молекул, известных как "быстродействующие нейротрансмиттеры". Эти химические вещества обычно считаются ответственными за быстрые реакции, такие как боль, страх и избегание опасности. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Cell, ставит это под сомнение.

Сун Хан из Института Солка и его коллеги предположили, что в быстрые реакции страха могут быть вовлечены другие молекулы, в частности, медленно действующие нейропептиды. Но до сих пор не существовало инструментов для их изучения.

В рамках исследования ученые разработали новую систему для идентификации и модуляции нейропептидов у живых мышей и обнаружили, что именно эти медленно действующие молекулы, а не быстродействующие нейротрансмиттеры, играют ключевую роль в реакции страха.

Сигналы из окружающей среды поступают в наш мозг через нейроны, которые действуют как цепи, направляя их к нужной цели. Сигнал передается, когда один нейрон посылает молекулы, такие как нейротрансмиттеры или нейропептиды, следующему нейрону.

Быстродействующие нейротрансмиттеры высвобождаются в небольших количествах и быстро открывают ионные каналы другого нейрона, позволяя заряженным частицам проникать в клетку и из неё. Эта цепная реакция изменяет химию клетки, передавая сигнал следующему нейрону.

В отличие от нейротрансмиттеров, медленно действующие нейропептиды высвобождаются в больших плотных везикулах (LDCV) и связываются с рецепторами на соседнем нейроне, вызывая каскад ферментативной активности и всплеск генной активности.

По мнению Хана, многие считают, что нейропептиды лишь модулируют быстрые нейротрансмиттеры, не передавая сигналы самостоятельно. Однако его команда предположила, что эти молекулы играют важную роль в передаче сигналов через нервную систему.

Ученые стремились выяснить, могут ли нейропептиды быть основными нейромедиаторами и какие из них задействованы в реакции страха.

"Но для проверки этой идеи нет подходящих инструментов," — отметил Хан.

Исследователи должны были отслеживать высвобождение нейропептидов и оценить, могут ли они самостоятельно передавать информацию.

Чтобы решить эту задачу, они разработали инструмент для изучения LDCV, который транспортирует нейропептиды. Они создали датчик, фиксирующий высвобождение LDCV из клетки, и "глушитель", разрушающий определенные нейропептиды в нужный момент. Это позволило наблюдать за изменениями в мозге при отсутствии нейропептидов.

Доктор Роберт Эдвардс из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, не участвовавший в исследовании, отметил, что использование датчиков для изучения LDCV и нейропептидов у живых организмов является новой идеей.

"Роль многих пептидов остается неизученной по сравнению с классическими нейротрансмиттерами, так что это в значительной степени неисследованная область," — сказал Эдвардс.

С помощью новых инструментов исследователи наблюдали за реакцией лабораторных мышей на различные мягкие стимулы, вызывающие страх. В одном из экспериментов мыши подвергались легкому удару тока при определённом звуке, что заставляло их замирать, услышав этот шум.

Команда проанализировала, что произойдет, если подавить несколько нейропептидов у мышей по сравнению с блокировкой нейротрансмиттера глутамата. Они были удивлены, обнаружив, что именно нейропептиды, а не глутамат, являются основными медиаторами реакции страха.

Такой вывод они сделали, поскольку блокировка глутамата не повлияла на поведение мышей, а блокировка нейропептидов остановила замирание на целый день.

"Мы были действительно удивлены, что глутамат не оказал никакого эффекта," — сказал Хан. "Глутамат — это основная молекула для нейронной коммуникации. Но, по крайней мере, в нашем случае он не передает информацию об угрозе в миндалевидное тело."

Исследователи также обнаружили, что несколько нейропептидов могут находиться в одной везикуле. Ингибируя все эти нейропептиды, они смогли более эффективно уменьшить страх у мышей, чем при ингибировании одного. Современные методы лечения расстройств страха нацелены обычно только на один нейротрансмиттер, поэтому это может открыть новые перспективы.

Хан считает, что разработка молекул, воздействующих на несколько нейропептидных рецепторов, может привести к более эффективному лечению панических расстройств.

"Я думаю, что изучение медленных систем передачи сигналов, особенно нейропептидов, для лечения тревожности, посттравматического стресса или боли может быть полезным и открыть новые направления для разработки лекарств," — отметил Хан.