В исследовании, проведенном на мышах и опубликованном в Cell Reports, ученые описали механизм, с помощью которого тормозные нейроны в определенной области мозга подавляют активность вызывающих тошноту возбуждающих нейронов, чтобы подавить тошноту. Работа освещает основную биологию тошноты. Если это подтвердится в дальнейших исследованиях на животных и людях, это может послужить основой для разработки лучших лекарств от тошноты.
Опосредующее недомогание
Тошнота развилась, чтобы помочь нам выжить, вызывая рвоту, когда мы глотаем токсины или заражаемся инфекцией. Однако тошнота может стать серьезной проблемой, когда она возникает в других условиях — например, во время беременности или как побочный эффект лечения рака или диабета. При отсутствии лечения неконтролируемая рвота может привести к дисбалансу электролитов и, в редких случаях, к опасному для жизни обезвоживанию. Современные лекарства от тошноты, связанные с этими состояниями, не так эффективны, во многом потому, что ученые не имеют подробного представления о том, как мозг вызывает ощущение.
«Мы не можем действительно разработать лучшие стратегии лечения, пока не узнаем механизм тошноты», — сказал ведущий автор Чучу Чжан, научный сотрудник по клеточной биологии в HMS.
Чжан и старший автор Стивен Либерлс, профессор клеточной биологии в Институте Блаватник при HMS, изучают область ствола мозга, называемую областью постремы, которая, по-видимому, участвует в возникновении тошноты. Более ранние исследования показали, что стимуляция этой области мозга вызывает рвоту, в то время как ее отключение уменьшает тошноту, но как она играет роль в тошноте, было неизвестно.
В исследовании 2020 года в NeuronЧжан и Либерлес идентифицировали возбуждающие нейроны в области постремы, которые вызывают тошноту, а также связанные с ними рецепторы. В частности, они охарактеризовали нейроны, которые экспрессируют рецептор для GLP1, белка, связанного с уровнем сахара в крови и контролем аппетита. Они отметили, что этот рецептор является общей мишенью для лекарств от диабета, для которых тошнота является основным побочным эффектом.
Когда нейроны с рецепторами GLP1 были включены, у мышей появились признаки тошноты, а когда нейроны были выключены, тошнота прекратилась. Команда также нанесла на карту эти вызывающие тошноту нейроны, расположенные за пределами гематоэнцефалического барьера, что позволяет им легко обнаруживать токсины в крови.
«Понимание того, какие рецепторы экспрессируются в области постремы, говорит нам, какие пути могут быть вовлечены в передачу сигналов тошноты. Один из традиционных подходов к борьбе с тошнотой заключается в блокировании этих сигнальных путей с помощью фармакологических ингибиторов», — добавили эксперты.
Альтернативный путь
В новом исследовании ученые изучили структуру и функцию тормозных нейронов в области пострема. Картирование этих нейронов показало, что они образуют плотную сеть, которая соединяется с соседними возбуждающими нейронами. Когда исследователи активировали эти тормозные нейроны, у мышей прекратилось поведение, вызывающее тошноту, которое обычно вызывается возбуждающими нейронами. Углубившись, команда определила три типа тормозящих нейронов в области пострема. Один из этих типов экспрессирует рецептор для GIP, небольшого белка, выделяемого пищеварительной системой после еды, стимулируя выделение инсулина для контроля уровня сахара в крови.
«Нам было любопытно, можно ли манипулировать этой популяцией тормозных нейронов, помеченных рецептором для GIP, для подавления тошноты, и как работает этот механизм», — сказал Чжан.
Когда исследователи использовали GIP для активации этих тормозных нейронов, тормозные токи, вызванные химическим мессенджером GABA, поступали в близлежащие возбуждающие нейроны, снижая их активность. На поведенческом уровне введение мышам GIP для активации этих тормозных нейронов устраняло поведение, вызывающее тошноту. С другой стороны, когда тормозящие нейроны были разрушены, у мышей продолжали проявляться признаки тошноты даже после приема GIP.
«Идентифицируя тормозные нейроны, которые подавляют тошноту в фармакологически доступной области мозга, мы можем просто задействовать эти нейроны для противодействия реакциям на тошноту, — объяснил Либерлес. — Ингибирующие нейроны ствола мозга в области постремы потенциально являются отличной клинической мишенью для разработки лекарств от тошноты. Это определенно новая стратегия для разработки средств против тошноты».
По словам Чжана, GIP уже изучается как потенциальное средство от тошноты. Фактически, предварительные исследования показали, что введение GIP или активация рецепторов GIP могут уменьшить тошноту у животных, которых рвет, включая хорьков, собак и землероек. В настоящее время ученые работают над включением GIP в лечение диабета, которое нацелено на рецепторы GLP1, с целью уменьшения тошноты как побочного эффекта.