Избыток серотонина у беременных грызунов сделал их детенышей любознательными
Российские ученые в составе международной команды изучили действие серотонина («гормона счастья») на формирование надпочечников у позвоночных животных, а именно грызунов.
Оказалось, что при повышении его уровня в определенный период беременности у детенышей в надпочечниках формируется меньше клеток, вырабатывающих адреналин и норадреналин. Это изменение сделало грызунов менее агрессивными и тревожными, но более дружелюбными и любознательными - именно такие особи обеспечивают расширение ареала и миграцию в дикой природе. Аналогичный механизм регуляции размеров надпочечников выявлен и в развитии человека.
Поведение позвоночных животных, включая человека, определяется не только активностью мозга: для быстрого принятия решений в критических ситуациях большое значение имеет также работа эндокринной системы. Одной из ее желез являются надпочечники - парные органы, которые располагаются над верхней частью почек.
В ответ на стрессовые факторы, например опасность или физическую нагрузку, клетки их внутреннего - так называемого мозгового - вещества выбрасывают в кровь адреналин и норадреналин. Именно от активности этих хромаффинных клеток зависит возможность организма быстро ориентироваться в ситуации и реализовывать защитную стратегию «бей или беги».
В процессе дифференцировки из своих предшественников хромаффинные клетки формируют на поверхности белки-рецепторы к «гормону счастья» серотонину, однако до сих пор оставалось загадкой, что следует за активацией этих рецепторов. Международный коллектив, в который вошли российские ученые, выяснил это.
Исследователи вводили беременным грызунам предшественник серотонина, который в организме матери и в плаценте преобразовывался в серотонин. Делали это на определенном этапе развития эмбриона, а именно - когда происходит дифференцировка хромаффинных клеток. Затем авторы изучали ткани надпочечников потомства.
В этом им помогли самые современные методы транскриптомики отдельных клеток, то есть исследования активности (экспрессии) генов, и различные биохимические и гистологические подходы. Также проводили эксперименты с генетически модифицированными линиями животных, неспособными вырабатывать серотонин, и при помощи фармакологических препаратов изменяли активность соответствующих рецепторов.
Наконец, авторы изучили, как изменилось поведение у детенышей самок с повышенным содержанием «гормона счастья» в организме, и исследовали пробы надпочечников у диких полевок Сибири, для которых характерны волны миграции.
Оказалось, что повышение уровня серотонина в критический период беременности и активация рецепторов у предшественников хромаффинных клеток приводит к уменьшению размера всего мозгового вещества надпочечников. В норме такой механизм отрицательной обратной связи не позволяет молодым клеткам избыточно делиться, и защищает организм от возникновения ряда злокачественных опухолей.
Размер мозгового вещества надпочечников, закладывающийся во время развития, сохраняется у потомка на всю последующую жизнь, а меньшее количество клеток секретирует меньшее количества гормонов, что существенным образом сказывается на поведении. Животные с малым размером мозгового вещества менее агрессивны и тревожны, зато более любознательны и дружелюбны. Как показали исследования авторов, в диких популяциях полевок именно такие животные обеспечивают миграцию вида, смену его ареала и освоение новых территорий.
Уровень серотонина в плаценте очень изменчив и чутко реагирует на внешние условия, в которых находится беременная мать. Физическая нагрузка, умеренный стресс, вызванный социальными контактами или недостатком пищи, приводят к его повышению, таким образом «сигнализируя» еще не родившемуся потомку об условиях, с которыми он встретится после рождения: вокруг много сородичей, конкуренция велика и уже его поколению придется осваивать новые места.
«Обнаруженный нами серотонин-опосредованный механизм, который регулирует число хромаффинных клеток надпочечников, раскрывает один из возможных путей эпигенетической, то есть обусловленной внешними факторами, передачи информации от матери к детенышам. Он обеспечивает своего рода пренатальное программирование долгосрочных изменений в поведении потомков, что объясняет возникновение в процессе развития различных типов реакции на стресс», - говорит одна из соавторов исследования Виктория Мельникова, старший научный сотрудник ИБР РАН.
«Дальнейшие исследования установят, каков вклад эпигенетического эффекта серотонина в изменчивость хромаффинных органов у диких и одомашненных животных по сравнению с генетическими факторами. Обнаружение рецепторов к серотонину на клетках-предшественниках позволит в перспективе разрабатывать новые стратегии лекарственной терапии определенных типов злокачественных опухолей», - отмечает одна из авторов статьи и руководитель проекта по гранту РНФ Елена Воронежская, доктор биологических наук, руководитель лаборатории сравнительной физиологии развития ИБР РАН.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Текст: РНФ
Ссылка на источник
Оказалось, что при повышении его уровня в определенный период беременности у детенышей в надпочечниках формируется меньше клеток, вырабатывающих адреналин и норадреналин. Это изменение сделало грызунов менее агрессивными и тревожными, но более дружелюбными и любознательными - именно такие особи обеспечивают расширение ареала и миграцию в дикой природе. Аналогичный механизм регуляции размеров надпочечников выявлен и в развитии человека.
Поведение позвоночных животных, включая человека, определяется не только активностью мозга: для быстрого принятия решений в критических ситуациях большое значение имеет также работа эндокринной системы. Одной из ее желез являются надпочечники - парные органы, которые располагаются над верхней частью почек.
В ответ на стрессовые факторы, например опасность или физическую нагрузку, клетки их внутреннего - так называемого мозгового - вещества выбрасывают в кровь адреналин и норадреналин. Именно от активности этих хромаффинных клеток зависит возможность организма быстро ориентироваться в ситуации и реализовывать защитную стратегию «бей или беги».
В процессе дифференцировки из своих предшественников хромаффинные клетки формируют на поверхности белки-рецепторы к «гормону счастья» серотонину, однако до сих пор оставалось загадкой, что следует за активацией этих рецепторов. Международный коллектив, в который вошли российские ученые, выяснил это.
Исследователи вводили беременным грызунам предшественник серотонина, который в организме матери и в плаценте преобразовывался в серотонин. Делали это на определенном этапе развития эмбриона, а именно - когда происходит дифференцировка хромаффинных клеток. Затем авторы изучали ткани надпочечников потомства.
В этом им помогли самые современные методы транскриптомики отдельных клеток, то есть исследования активности (экспрессии) генов, и различные биохимические и гистологические подходы. Также проводили эксперименты с генетически модифицированными линиями животных, неспособными вырабатывать серотонин, и при помощи фармакологических препаратов изменяли активность соответствующих рецепторов.
Наконец, авторы изучили, как изменилось поведение у детенышей самок с повышенным содержанием «гормона счастья» в организме, и исследовали пробы надпочечников у диких полевок Сибири, для которых характерны волны миграции.
Оказалось, что повышение уровня серотонина в критический период беременности и активация рецепторов у предшественников хромаффинных клеток приводит к уменьшению размера всего мозгового вещества надпочечников. В норме такой механизм отрицательной обратной связи не позволяет молодым клеткам избыточно делиться, и защищает организм от возникновения ряда злокачественных опухолей.
Размер мозгового вещества надпочечников, закладывающийся во время развития, сохраняется у потомка на всю последующую жизнь, а меньшее количество клеток секретирует меньшее количества гормонов, что существенным образом сказывается на поведении. Животные с малым размером мозгового вещества менее агрессивны и тревожны, зато более любознательны и дружелюбны. Как показали исследования авторов, в диких популяциях полевок именно такие животные обеспечивают миграцию вида, смену его ареала и освоение новых территорий.
Уровень серотонина в плаценте очень изменчив и чутко реагирует на внешние условия, в которых находится беременная мать. Физическая нагрузка, умеренный стресс, вызванный социальными контактами или недостатком пищи, приводят к его повышению, таким образом «сигнализируя» еще не родившемуся потомку об условиях, с которыми он встретится после рождения: вокруг много сородичей, конкуренция велика и уже его поколению придется осваивать новые места.
«Обнаруженный нами серотонин-опосредованный механизм, который регулирует число хромаффинных клеток надпочечников, раскрывает один из возможных путей эпигенетической, то есть обусловленной внешними факторами, передачи информации от матери к детенышам. Он обеспечивает своего рода пренатальное программирование долгосрочных изменений в поведении потомков, что объясняет возникновение в процессе развития различных типов реакции на стресс», - говорит одна из соавторов исследования Виктория Мельникова, старший научный сотрудник ИБР РАН.
«Дальнейшие исследования установят, каков вклад эпигенетического эффекта серотонина в изменчивость хромаффинных органов у диких и одомашненных животных по сравнению с генетическими факторами. Обнаружение рецепторов к серотонину на клетках-предшественниках позволит в перспективе разрабатывать новые стратегии лекарственной терапии определенных типов злокачественных опухолей», - отмечает одна из авторов статьи и руководитель проекта по гранту РНФ Елена Воронежская, доктор биологических наук, руководитель лаборатории сравнительной физиологии развития ИБР РАН.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Текст: РНФ
Ссылка на источник