Учёные Вюрцбургского университета открыли нейроны, ответственные за синхронизацию биологических ритмов органов. Эксперимент авторы провели на мухах дрозофилах, заставив их немного «припоздниться» с выходом их куколок. Подробности и результаты можно найти в журнале Nature Communications.
Сигнальные пути между «часами». Илл. из указанной статьи.
Биологически часы – это ритмичное протекание всех жизненных процессов. Они являются неотъемлемой частью организма человека и всех живых существ. Таких часов существует двое: центральные, которые находятся в мозге, и периферические, управляющие отдельными органами и системами. До некоторой степени периферические часы могут работать сами по себе, но всё равно центральные биологические часы в какой-то момент начинают преобладать, так как играют главенствующую роль и регулирует все ритмы. Как происходит передача сигнала от одного «циферблата» к другому до сих пор не было известно.
Учёные выяснили, как связываются центральные биологические часы мухи дрозофилы с часовым механизмом переднегрудной (проторакальной) железы, где происходит секреция гормона экдизона, отвечающего за процессы метаморфоза и линьки. Работа железы сильно подчиняется суточным периодам: сформировавшиеся дрозофилы покидают куколки в самом начале дня, рано утром. Поэтому переднегрудная железа должна хорошо ориентироваться во времени суток, чтобы правильно подать гормональный сигнал для появления взрослых мух.
Манипулируя биочасовыми механизмами исследователи сбили «расписание» переднегрудной железы насекомых. Они замедлили центральные часы и пронаблюдали более поздний выход дрозофил из куколок, при этом ритмический механизм самой железы остался в норме. В случае, когда меняли ритмы железы, без влияния на центральные механизмы, мухи вылуплялись в правильное время.
По словам авторов, проторакальную железу у дрозофил контролируют специальные нейроны, выделяющие проторакотропный гормон. Нейроны являются «связными» между центральными и периферическими часами в железе. Интересно, что такие нервные клетки не относятся ни к одним ни к другим часам и не активируются самостоятельно в ответ на смену времени суток. Они выделяют особый нейропептид, при выделении которого происходит передача сигнала из центра на периферию.
Когда наступает нужное время, нейропептид активирует клетки, контролирующие работу железы. Последние передают сигнал железе, та начинает выделение экдизона, и в куколках запускается процесс выхода мухи на поверхность.
Исследования показывают, что биологические ритмы у млекопитающих активно регулируются корой надпочечников. Она выделяет глюкокортикоиды — гормоны, которые влияют на многие процессы в организме: регулируют обмен веществ, иммунный ответ, а также помогают справляться со стрессом.
Так, из-за нарушения работы надпочечников могут «сломаться» внутренние биологические часы, что способно привести к различным заболеваниям: депрессии, диабету и сердечно-сосудистым расстройствам. Но, учитывая то, что надпочечники регулируются гормональными сигналами центральных часов мозга, изучив взаимосвязь циркадных ритмов на примере мух дрозофил, можно продвинуться и в изучении эндокринной системы человека.
Текст: Екатерина Заикина
Central and peripheral clocks are coupled by a neuropeptide pathway in Drosophila
Mareike Selcho, Carola Millán, Angelina Palacios-Muñoz, Franziska Ruf, Lilian Ubillo, Jiangtian Chen, Gregor Bergmann, Chihiro Ito, Valeria Silva, Christian Wegener & John Ewer
Nature Communications 8, Article number: 15563 (2017)
doi:10.1038/ncomms15563
Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.
Powered by WPeMatico
