Гены-«зомби»? Исследования показывают, что после смерти некоторые гены в мозгу оживают

Исследователи проанализировали экспрессию генов в свежей мозговой ткани и обнаружили, что экспрессия генов после смерти в некоторых клетках действительно увеличивается.

Через несколько часов после смерти определенные клетки человеческого мозга все еще активны. Согласно новому исследованию Иллинойского университета в Чикаго, некоторые клетки даже увеличивают свою активность и эта активность принимает гигантские объемы.

В недавно опубликованном в журнале Scientific Reports исследовании ученые из UIC проанализировали экспрессию генов в свежей мозговой ткани, которая была собрана во время обычной операции на головном мозге через некоторое время после удаления, чтобы смоделировать посмертный период и смерть. Они обнаружили, что экспрессия генов в некоторых клетках после смерти действительно увеличивалась.

Эти «гены зомби» - те, которые увеличивают экспрессию в посмертном периоде - были специфичны для одного типа клеток: воспалительных, называемых глиальными клетками. Исследователи заметили, что глиальные клетки растут в течение многих часов после смерти и вырастают из длинных рукоподобных придатков.

«То, что глиальные клетки увеличиваются после смерти, неудивительно, учитывая, что они воспалительные, и их работа заключается в очистке головного мозга после таких травм, как кислородное голодание или инсульт», - говорит автор статьи д-р Джеффри Леб, профессор и глава отделения неврологии и реабилитации в Медицинском колледже UIC.

По словам Леба, значение этого открытия трудно переоценить: большинство исследований, в которых используются посмертные ткани мозга человека для поиска методов лечения и потенциальных лекарств от таких расстройств, как аутизм, шизофрения и болезнь Альцгеймера, не учитывают посмертную экспрессию генов или клеточную активность.

«В большинстве исследований предполагается, что, когда перестает биться сердце, все процессы в мозгу останавливаются, но это не так», - сказал Леб. «Наши результаты будут необходимы для исследований изменений в тканях человеческого мозга. Просто мы до сих пор эти изменения не оценивали».

Леб и его команда заметили, что глобальный паттерн экспрессии генов в свежей мозговой ткани человека не соответствует ни одному из опубликованных отчетов о посмертной экспрессии генов мозга как у людей без неврологических расстройств так и у людей с широким спектром неврологических расстройств от аутизма до болезни Альцгеймера.

«Мы решили провести эксперимент по моделированию смерти, изучив экспрессию всех генов человека в моменты времени от 0 до 24 часов в большом блоке недавно собранных тканей мозга, которым позволяли находиться при комнатной температуре, чтобы воспроизвести интервал до вскрытия тела", сказал Леб.

У Леба и его коллег есть особое преимущество при изучении тканей мозга. Леб является директором UI NeuroRepository, банка тканей человеческого мозга от пациентов с неврологическими расстройствами, которые согласились на сбор и хранение своих тканей для исследований либо после смерти, либо во время стандартных хирургических операций при лечении таких расстройств, как эпилепсия. Например, во время некоторых операций по лечению эпилепсии эпилептическая ткань головного мозга удаляется, чтобы устранить судороги. Не вся ткань необходима для диагностики патологий, поэтому некоторые ее фрагменты можно использовать для исследований. Эту ткань и анализировали Лоеб и его коллеги в рамках своей работы.

Они обнаружили, что около 80% проанализированных генов в течение 24 часов оставались относительно стабильными - их экспрессия не сильно изменялась. К ним относятся гены, которые часто называют генами домашнего хозяйства, которые обеспечивают основные клеточные функции и обычно используются в научных исследованиях для демонстрации качества ткани. Другая группа генов, которые, как известно, присутствуют в нейронах и активно участвуют в деятельности человеческого мозга, такой как память, мышление и судорожная активность, в течение нескольких часов после смерти быстро деградировала. По словам Леба, эти гены важны для исследователей, изучающих такие расстройства, как шизофрения и болезнь Альцгеймера.

Третья группа генов - «гены зомби» - увеличивала свою активность тогда, когда количество нейронных генов снижалось. Пик посмертных изменений наступил примерно через 12 часов.

«Наши результаты не означают, что мы должны отказаться от программ исследования тканей человека, это просто значит, что исследователи должны принимать во внимание эти генетические и клеточные изменения и максимально сокращать посмертный интервал, чтобы уменьшить масштабы этих изменений", - сказал Леб. «Хорошая новость из наших открытий заключается в том, что теперь мы знаем, какие гены и типы клеток стабильны, какие деградируют, а какие со временем увеличиваются, чтобы мы могли лучше понимать результаты посмертных исследований мозга».