Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
С. Петранек
«Как мы будем жить на Марсе». Глава из книги


М. Кронгауз
«Русский язык на грани нервного срыва. 3D». Главы из книги


Б. Штерн
Ближайшие пригодные для жизни экзопланеты: где они, как их можно наблюдать и как их достичь


Р. Фишман
Истории мутантов: гомеозисные гены


С. Мац
Искривленное зеркало


Л. Полищук
Почему вымерли мамонты и гибнут сайгаки: история о вкладах


В. Кузык
Нос на батарейках


Д. Мамонтов
Взглянуть инопланетянам в глаза


А. Бердников
Машинная точность


Р. Фишман
Великий уравнитель







Главная / Новости науки версия для печати

Ученые прояснили механизм формирования новых синапсов у больных склерозом мышей


При развитии нейродегенеративных болезней вроде латерального (бокового) амиотрофического склероза нарушаются контакты между нервными и мышечными волокнами. Ученые постепенно подбирают вещества, такие как белок Hsp70 или микро-РНК-206, способные сохранить эти контакты и вызвать компенсаторный рост разрушенных синапсов. Изображение с сайта scientificamerican.com
При развитии нейродегенеративных болезней вроде латерального (бокового) амиотрофического склероза нарушаются контакты между нервными и мышечными волокнами. Ученые постепенно подбирают вещества, такие как белок Hsp70 или микро-РНК-206, способные сохранить эти контакты и вызвать компенсаторный рост разрушенных синапсов. Изображение с сайта scientificamerican.com

Американские ученые исследовали роль регуляторной микро-РНК в развитии одной из разновидностей склероза. Они показали, что присутствие особой микро-РНК в высоких дозах способствует формированию новых контактов между мышечными и нервными волокнами. Регуляторный каскад, включающий эту микро-РНК, действует единообразно и у здоровых мышей при повреждении нервов, и у мышей, больных склерозом. Эта микро-РНК является весьма перспективным средством для замедления развития болезни.

Биохимики и генетики продолжают искать новые средства для лечения болезней человека, используя для своих исследований трансгенных животных. На животных с измененными или отключенными генами можно изучать развитие различных болезней и методы исправления биохимических неполадок. Именно такую работу и провела группа американских ученых из Гарвардского университета и Юго-Западного медицинского центра Техасского университета (Даллас). Перед ними стояла задача найти вещества, задействованные в развитии одной из смертельных болезней человека — латерального амиотрофического склероза, — и определить возможные способы ее лечения.

Эта болезнь вызывает отмирание моторных нейронов как в коре, так и в продолговатом мозге. В результате наступает денервация мышц: они постепенно перестают работать и атрофируются. Новые нервные окончания в мышечные клетки не прорастают, то есть не образуется новых нервно-мышечных контактов. Чаще всего больной погибает от удушья — прекращаются дыхательные движения. Причины болезни неизвестны. В 90-е годы прошлого века было показано, что в 20% семейных случаев этой болезни регистрируется точечная мутация гена супероксиддисмутазы (SOD1; эта точечная мутация обозначается G93A-SOD1, то есть глицин в 93-й позиции заменен аланином). Какие нарушения вызывает мутантная SOD1, пока непонятно. Но ученые создали мышей с такой же мутацией, и у этих мутантных мышей симптоматика заболевания схожа с человеческой. Так что теперь имеется хороший модельный объект для изучения этой болезни.

Именно таких мышей и использовали в экспериментах. Была измерена экспрессия микро-РНК в скелетных мышцах задних конечностей модельных (мутантных) и нормальных мышей. Только одна из 320 выделенных микро-РНК оказалась представлена сверхвысокой дозой у больных мышей — это так называемая микро-РНК-206. До начала проявления симптомов болезни количество микро-РНК-206 у нормальных и модельных мышей было сходным. То есть сверхэкспрессия микро-РНК-206 связана с наступлением болезни.

Для выяснения специфики работы микро-РНК-206 ученые вырастили мышей, у которых отсутствовала микро-РНК-206; ту же мутацию добавили и к линии трансгенных G93A-SOD1. У нормальных мышей без микро-РНК-206 никаких отклонений ни в анатомии, ни в поведении не было. А вот трансгены G93A-SOD1 без микро-РНК-206 показали очень быстрое развитие симптомов заболевания и более высокую смертность по сравнению с обычными трансгенами. Получается, что присутствие микро-РНК-206 в высоких дозах тормозит развитие заболевания.

Если у здоровых мышей перерезать нерв, ведущий к мышце, то, как выяснилось, в денервированной мышце резко возрастает количество микро-РНК-206. Значит, экспрессия микро-РНК-206 в мышцах резко активизируется в ответ на денервацию любой природы, будь то болезнь или повреждение нерва. Но важно понимать, что микро-РНК-206 экспрессируется в мышцах, а экспрессия активируется при недостатке иннервации. Из этого следует, рассудили ученые, что микро-РНК-206 участвует в формировании нервно-мышечных контактов, в том числе синапсов. Это предположение подтвердилось дополнительными экспериментами. При перерезании нерва у обычных мышей с отсутствующей микро-РНК-206 формирование новых синапсов в мышцах задерживалось примерно на 2–3 недели по сравнению с нормой.

В ходе чрезвычайно кропотливых и точных биохимических исследований удалось восстановить регуляторный каскад, в который встроена микро-РНК-206. В результате включения этого каскада происходит локальная (то есть только на микроуровне, а не на уровне всего организма) регенерация нервно-мышечных контактов.

Схема работы регуляторного каскада, в результате которого начинается регенерация синаптических контактов. В отсутствии иннервации активируется белок MyoD, и это включает экспрессию микро-РНК-206. Она, в свою очередь, подавляет HDAC4 (фактор синтеза одного из гистонов), который в норме тормозит действие некоторые факторов роста фибробластов. Если HDAC4 недостаточно, то факторы роста фибробластов начинают быстрее формировать синапсы. Схема из обсуждаемой статьи в Science
Схема работы регуляторного каскада, в результате которого начинается регенерация синаптических контактов. В отсутствии иннервации активируется белок MyoD, и это включает экспрессию микро-РНК-206. Она, в свою очередь, подавляет HDAC4 (фактор синтеза одного из гистонов), который в норме тормозит действие некоторые факторов роста фибробластов. Если HDAC4 недостаточно, то факторы роста фибробластов начинают быстрее формировать синапсы. Схема из обсуждаемой статьи в Science

Выработка микро-РНК-206 больным организмом — это попытка, хотя в конечном итоге и неудачная, восстановить иннервацию мышц. Однако работа этого каскада демонстрирует, что в организме имеется еще неизвестный набор возможностей для выздоровления даже в  случаях тяжелых заболеваний.

Источник: Andrew H. Williams, Gregorio Valdez, Viviana Moresi, Xiaoxia Qi, John McAnally, Jeffrey L. Elliott, Rhonda Bassel-Duby, Joshua R. Sanes, Eric N. Olson. MicroRNA-206 Delays ALS Progression and Promotes Regeneration of Neuromuscular Synapses in Mice // Science. 2009. V. 326. P. 1494–1495.

Елена Наймарк


Комментарии (1)



Последние новости: ГенетикаНейробиологияМедицинаЕлена Наймарк

2.08
Гибридизация однодомных и двудомных растений увеличивает разнообразие половых фенотипов
29.07
Систему противовирусной защиты можно применить для эффективной иммунотерапии рака
11.07
Архаичные гены костных ганоидов разнообразнее, чем у более молодых групп позвоночных
6.07
Метанокисляющие микроорганизмы донных осадков оказались неожиданно разнообразными
28.06
Подростки лучше учатся на положительном опыте, чем на отрицательном
22.06
Рыбки-брызгуны хорошо различают человеческие лица
15.06
Получение генов пектиназ от протеобактерий резко ускорило видообразование палочников
14.06
Полиплоидность предков эукариот — ключ к пониманию происхождения митоза и мейоза
10.06
Удалось выяснить, почему рак может уснуть и проснуться через много лет
8.06
Новые древние остатки людей с острова Флорес говорят о родстве «хоббитов» с эректусами

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия