Антидепрессанты дают пищу для мозгов

Опыты на мышах помогли выяснить, что именно происходит в мозге, когда человека начинают лечить распространенным препаратом прозак и ему подобными антидепрессантами. Сотрудники лаборатории Колд-Спринг-Харбор на острове Лонг-Айленд (Нью-Йорк) идентифицировали, какой из видов мозговых клеток в мозге является главной мишенью прозака. Исследование, опубликованное Proceedings of the National Academy of Sciences, открывает широкие перспективы для разработки антидепрессантов нового поколения и с меньшим количеством побочных эффектов. У существующих же на сегодняшний день препаратов общего намного больше, чем предполагалось.

Прозак и другие препараты, действующим веществом которых является флуоксетин, стимулируют рост новых нейронов в гиппокампе мозга, а конкретнее - в структуре, называемой «зубчатая фасция» (dentate gyrus), которая, по некоторым данным, связана и со старением. Лаборатория, работой которой руководил Григорий Ениколопов, хотела наконец выяснить, как именно флуоксетин влияет на процесс нейрогенеза, при котором неспециализированные стволовые клетки преобразуются в зрелые специфические нейроны.

Для начала ученые генетически модифицировали мышей так, чтобы ядра их нервных клеток светились зеленым цветом в ходе нейрогенеза. Так стало проще считать и сравнивать количество образующихся нейронов.

Как оказалось, флуоксетин не воздействует на стволовые клетки напрямую, заставляя их перерождаться. Он способствует образованию клеток-предшественников, которые исследователи обозначили как ANPs - «усиливающие нейропрогениторы» (amplifying neural progenitors), то есть предопределяет второй этап нейрогенеза.

В настоящий момент нейрофизиологи изучают, обладают ли другие антидепрессанты эффектом флуоксетина, и устанавливают спектр его применения в связи с полученными данными. В частности, идет проверка, как отражается прием флуоксетина на беременных и новорожденных мышах: (пока прозак не рекомендуется применять беременным и детям). Кроме того, в сотрудничестве со специалистами NASA ведутся эксперименты, призванные выяснить, как сказывается на нейрогенезе долгосрочное воздействие радиации - данные пригодятся при отправке в будущем миссии на Марс.

Помимо чисто прикладного значения - новых способов лечения депрессии, открытие закладывает основу для вычленения факторов, регулирующих, где, как и когда нейроны синтезируются из стволовых клеток мозга.

В конечном итоге исследования в подобном направлении могут привести к созданию терапевтических методов, которые позволят «заменять» клетки при различных нейродегенеративных расстройствах, болезнях Паркинсона и Альцгеймера.

В то же время остался без ответа, возможно, главный вопрос, который интересовал исследователей: как все-таки возникновение новых нейронов улучшает настроение?

Месяцем ранее эксперименты, проведенные также на мышах в Юго-Западном медицинском центре, показали: депрессию и последствия социального стресса можно лечить генетически. Удаление определенного гена в среднем мозге оказывает эффект, аналогичный действию антидепрессантов. Открытие генетиков позволит разработать новые средства лечения не только клинической депрессии, но и других психических расстройств - социофобии и посттравматического стрессового синдрома.

Кокон для черной дыры

Черные дыры, без сомнения, самые загадочные и интересные объекты во Вселенной. Несмотря на то что их существование четко не доказано до сих пор, ученые не устают строить математические модели и физические теории их возникновения и эволюции, основываясь на опосредованных данных астрономических наблюдений.

Группа британского профессора Митчелла Бегельмана предположила новый механизм формирования «старших» в семействе черных дыр – гигантских. Его публикует журнал Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Процесс формирования черной дыры в молодой Вселенной включал две стадии, предполагают ученые. Предшественники черных дыр, сверхмассивные звезды (они могут быть в 20–100 раз тяжелее нашего Солнца), возможно, появились в первые несколько сот миллионов лет после Большого взрыва – около 14 млрд лет назад.

При определенных условиях они достигали совершенно огромных размеров – в десятки миллионов раз больше Солнца – и были, по звездным меркам, очень короткоживущими.

Их ядра испытывали коллапс всего за несколько миллионов лет. Для сравнения, «срок службы» Солнца – около 12 млрд лет.

Столь неустойчивые супермассивные звезды, выделяющие энергию за счет «сжигания» водорода, стабилизировались либо за счет собственного вращения, либо за счет магнитных полей или турбулентности. Так они содействовали быстрому росту черных дыр на месте ядра.

Главное требование к образованию супермассивных звезд – аккумулирование материи со скоростью около одной солнечной массы в год. Из-за громадного количества вещества, поглощаемого такими супермассивными звездами, в них образуются гигантские «зародыши» черных дыр – гораздо более тяжелые, чем обычные (массой в несколько Солнц). Такие черные дыры и растут очень быстро.

После того как зародыш черной дыры образовался, процесс вступает во вторую стадию – так называемой квазизвезды. В течение этой фазы черные дыры быстро растут, «заглатывая» материю из раздутого облака газа, окружающего их. Такое облако может достигать размера Солнечной системы, в которой мы живем, и быстро охлаждается.

Когда температура квазизвезды падает до определенной точки, радиация начинает выделяться в таком количестве, что газовая шапка рассеивается, и на ее месте остается черная дыра, весящая в 10 тысяч раз больше Солнца.

Таким образом, уже в начале существования такая черная дыра гораздо мощнее своих «конкурентов».

В перспективе она, поглощая газ окружающих галактик или сливаясь с другими черными дырами при мощных галактических столкновениях, может разбухнуть до миллионов или миллиардов солнечных масс.

«Ранее считалось, что гигантские черные дыры образуются при слиянии большого количества обычных черных дыр. Наша модель развития предполагает совершенно иной путь. Эволюция супермассивной звезды в квазизвезду и в гигантскую черную дыру лучше позволяет объяснить механизм относительно быстрого появления и резкого роста гигантских черных дыр. Теория слияния обычных черных дыр не объясняет этот феномен», – подчеркнул профессор Бегельман.

Астрономы надеются получить дополнительное подтверждение этой теории с помощью нового космического телескопа «Джеймс Вебб», который в 2013 году сменит «Хаббл» на посту крупнейшей внеземной обсерватории. Уникальность проекта стоимостью $4,5 млрд в том, что новый телескоп будет находиться не на околоземной орбите, а в 1,5 млн км от Земли и снимать космос он будет не в видимом, а в инфракрасном спектре. ИК-излучение позволит увидеть объекты, находящиеся в миллиардах световых лет от Земли и невидимые обычному глазу. Новый телескоп займется в том числе поиском коконоподобных супермассивных звезд на краю Вселенной. Экспериментальные данные, надеются ученые, дадут более ясную картину формирования гигантских черных дыр.