iScience: Ученые впервые объяснили механизм потери памяти после инсульта

07.06.2024

Когда мы узнаем что-то новое, клетки нашего мозга — нейроны — общаются друг с другом с помощью электрических и химических сигналов. Если одна и та же группа нейронов часто общается друг с другом, связи между ними становятся сильнее. Этот процесс помогает нашему мозгу учиться и запоминать информацию и известен как долговременная потенциация или LTP.

iScience: Ученые впервые объяснили механизм потери памяти после инсульта

Другой тип LTP возникает, когда мозг временно лишается кислорода — аноксия-индуцированная долговременная потенциация или aLTP. aLTP блокирует первый процесс, тем самым ухудшая обучение и память. Поэтому некоторые ученые считают, что aLTP может быть причастна к проблемам с памятью, возникающим при таких заболеваниях, как инсульт.

Исследователи из Окинавского института науки и технологий (OIST) и их коллеги детально изучили процесс aLTP. Они обнаружили, что для поддержания aLTP требуется аминокислота глутамат, которая запускает выработку оксида азота (NO) как в нейронах, так и в кровеносных сосудах мозга. Этот процесс формирует положительную петлю обратной связи глутамат-NO-глутамат. Исследование, опубликованное в журнале iScience, показывает, что постоянное присутствие aLTP потенциально может препятствовать процессам укрепления памяти в мозге и объясняет потерю памяти, наблюдаемую у некоторых пациентов после инсульта.

Реакция мозга на нехватку кислорода

При нехватке кислорода в мозге из нейронов в больших количествах выделяется нейромедиатор глутамат. Повышенный уровень глутамата вызывает выработку оксида азота NO. Оксид азота, вырабатываемый в нейронах и кровеносных сосудах мозга, усиливает высвобождение глутамата из нейронов во время aLTP. Этот цикл глутамат-NO-глутамат продолжается даже после того, как мозг получает достаточное количество кислорода.

Мы хотели узнать, как кислородное голодание влияет на мозг и как происходят эти изменения, — заявил доктор Хань-Ин Ванг, научный сотрудник бывшего отдела клеточных и молекулярных синаптических функций в OIST и ведущий автор исследования.

Известно, что оксид азота участвует в высвобождении глутамата в мозге при нехватке кислорода, но механизм был неясен.

Во время инсульта, когда мозг лишается кислорода, одним из симптомов может быть амнезия — потеря недавних воспоминаний. Изучение влияния кислородной недостаточности на мозг важно из-за потенциальной пользы для медицины.

Если мы сможем выяснить, что происходит с нейронами, когда им не хватает кислорода, это может подсказать, как лечить пациентов с инсультом, — пояснил доктор Патрик Стоуни, ученый из отдела сенсорной и поведенческой нейронауки OIST и бывший сотрудник отдела клеточных и молекулярных синаптических функций.

Ткани мозга мышей поместили в физиологический раствор, имитирующий естественную среду живого мозга. Обычно этот раствор насыщают кислородом, чтобы удовлетворить высокие потребности тканей мозга в кислороде. Однако замена его азотом позволила исследователям лишить клетки кислорода на определенное время.

Затем ткани рассматривали под микроскопом, и на них накладывались электроды для регистрации электрической активности отдельных клеток. Клетки стимулировались таким образом, чтобы имитировать их работу в живых мышах.

Блокирование активности памяти и обучения

Ученые обнаружили, что для поддержания aLTP требуется выработка NO как в нейронах, так и в кровеносных сосудах мозга. Сотрудничающие с ними ученые из отдела оптической нейровизуализации OIST показали, что помимо нейронов и кровеносных сосудов для поддержания aLTP необходима активность астроцитов, еще одного типа клеток мозга. Астроциты соединяют и поддерживают связь между нейронами и кровеносными сосудами.

Длительное поддержание aLTP требует непрерывного синтеза оксида азота. Синтез NO является самоподдерживающимся, поддерживаемым NO-глутаматной петлей, но блокирование молекулярных этапов синтеза NO или тех, которые запускают высвобождение глутамата, в конечном итоге нарушает эту петлю и останавливает aLTP, — объясняет профессор Томоюки Такахаси, руководитель бывшего отдела клеточных и молекулярных синаптических функций в OIST.

Примечательно, что клеточные процессы, поддерживающие aLTP, являются общими с процессами, участвующими в укреплении памяти и обучении (LTP). Обычно aLTP блокрует молекулярную деятельность, необходимую для LTP, и устранение aLTP может восстановить эти механизмы укрепления памяти. Это позволяет предположить, что длительное действие aLTP может препятствовать формированию памяти, что, возможно, объясняет, почему у некоторых пациентов наблюдается потеря памяти после короткого инсульта.

Профессор Такахаши подчеркнул, что образование петли положительной обратной связи между глутаматом и NO, когда мозг временно лишается кислорода, является важным открытием. Оно объясняет длительную работу aLTP и может предложить решение проблемы потери памяти, вызванной недостатком кислорода.

Подписаться: Телеграм | Дзен | Вконтакте


Здоровье

Ученые нашли способ снизить фатальную токсичность иммунотерапии
Ученые нашли способ снизить фатальную токсичность иммунотерапии

Два самых эффективных лекарства от рака л...

Тест на износ: как белки сдают ваш биологический возраст
Тест на износ: как белки сдают ваш биологический возраст

Старение давно перестало определяться просто ц...

Разработан прибор для анализа ДНК за 10 минут
Разработан прибор для анализа ДНК за 10 минут

Генетические тесты скоро станут такими же

Депрессия в пожилом возрасте может быть ранним признаком деменции
Депрессия в пожилом возрасте может быть ранним признаком деменции

Когда мозг начинает разрушаться, первым симпто...

Ученые уточнили роль кишечника в борьбе за здоровье
Ученые уточнили роль кишечника в борьбе за здоровье

Тонкий кишечник делает для иммунитета бол...

ИИ в белом халате: как технологии помогают врачам спасать жизни
ИИ в белом халате: как технологии помогают врачам спасать жизни

С каждым днём алгоритмы учатся ставить диагноз...

Бактерии во рту и кишечнике усугубляют болезнь Паркинсона
Бактерии во рту и кишечнике усугубляют болезнь Паркинсона

Деменция при Паркинсоне может начинаться ...

Ученые нашли способ улучшить гибкость мышления при РАС
Ученые нашли способ улучшить гибкость мышления при РАС

Мозг людей с аутизмом иногда напоминает м...

5 кг, которые тянут вниз: как мышечная слабость превращается в диагноз
5 кг, которые тянут вниз: как мышечная слабость превращается в диагноз

Пятикилограммовая гантеля может рассказать о&n

Железная логика: найдена причина анемии при болезни Крона
Железная логика: найдена причина анемии при болезни Крона

Анемия при воспалительном заболевании киш...

Добавка в вакцину активировала турбо-режим Т-клеток
Добавка в вакцину активировала турбо-режим Т-клеток

Т-клетки — тихие стражи иммунитета,...

Ученые выяснили, почему ночные линзы помогают не всем
Ученые выяснили, почему ночные линзы помогают не всем

Генетика отгадала загадку: почему одни дети пе...

Открыт новый метод выявления аллергии у детей
Открыт новый метод выявления аллергии у детей

Обычный скотч может изменить подход к диа

Ультразвуковая щетка заменит болезненное зондирование десен
Ультразвуковая щетка заменит болезненное зондирование десен

Металлический зонд стоматолога скоро может ста...

Ученые выяснили, почему некоторые части клетки растут быстрее
Ученые выяснили, почему некоторые части клетки растут быстрее

Ученые впервые увидели, как клетка решает...

Статины снижают смертность от сепсиса на 39%
Статины снижают смертность от сепсиса на 39%

Когда организм атакует сам себя, счет иде...

Созданы безопасные гидрогели для электронных имплантов
Созданы безопасные гидрогели для электронных имплантов

Мягкие, как живые ткани, и проводящи...

Белок Nup98 защищает ДНК от ошибок при ремонте
Белок Nup98 защищает ДНК от ошибок при ремонте

Представьте молекулярного спасателя, который н...

Ученые создали органоиды с кровеносными сосудами
Ученые создали органоиды с кровеносными сосудами

Крошечные модели органов уже меняют науку...

Science: Таурин нельзя назвать надежным маркером старения
Science: Таурин нельзя назвать надежным маркером старения

Ученые проверили, действительно ли таурин...

Поиск на сайте

ТОП - Новости мира, инновации

Ученые нашли способ снизить фатальную токсичность иммунотерапии
Ученые нашли способ снизить фатальную токсичность иммунотерапии
Открыт новый метод обработки керамики без трещин
Открыт новый метод обработки керамики без трещин
Плазменный удар: почему следующий солнечный выброс может стать фатальным
Плазменный удар: почему следующий солнечный выброс может стать фатальным
Ученые предложили новый способ делать золотые наносферы для медицинских тестов
Ученые предложили новый способ делать золотые наносферы для медицинских тестов
Энергия воды: сможет ли водород заменить нефть и газ
Энергия воды: сможет ли водород заменить нефть и газ
Как циркулярная экономика поможет победить пластиковое загрязнение
Как циркулярная экономика поможет победить пластиковое загрязнение
Депрессия в пожилом возрасте может быть ранним признаком деменции
Депрессия в пожилом возрасте может быть ранним признаком деменции
Ученые уточнили роль кишечника в борьбе за здоровье
Ученые уточнили роль кишечника в борьбе за здоровье
Тест на износ: как белки сдают ваш биологический возраст
Тест на износ: как белки сдают ваш биологический возраст
Умные сети и чистый воздух: как города выходят из углеродного тупика
Умные сети и чистый воздух: как города выходят из углеродного тупика

Новости компаний, релизы

Банк + университет: зачем студентов учат международным финансам
Ловите вектор: как стать звездой научной лекции
Горы, наука и ЮНЕСКО: чем запомнилась поездка делегации Башкортостана в Малайзию
Сталь крепчает: российские ученые нашли дешевый способ ее усилить
От Уфы до Харбина: как студентка прокачала науку и китайский