К когнитивным функциям, опосредующим взаимодействие человека с внешним миром, относят внимание, восприятие, гнозис, память, интеллект, речь и праксис. Обучение и память — две важнейшие функции, основанные на свойстве нейропластичности. Научными сотрудниками Университета имени Й.В. Гете во Франкфурте-на-Майне (Goethe-Universität Frankfurt am Main), Германия, проведено новое исследование, согласно которому направляющей основой в функционировании памяти и формировании навыков обучения является активность трех ключевых молекул (GRIP1, ephrinB2 и ApoER2). По мнению авторов, такие выводы предполагают пересмотр взглядов на терапию при нейродегенеративных заболеваниях, среди которых болезнь Альцгеймера. Основные положения работы опубликованы в издании «Cell Reports» 3 октября 2017 г.
Известно, что центральные нервные структуры отличает способность к ситуативной адаптации на основе формирования новых или деструкции прежних участков взаимодействия в межнейронных синапсах. В частности, сила сигнала регулируется постоянным изменением числа функционирующих рецепторов в мембране нервных клеток. Такой механизм объясняет более быстрое запоминание часто применяемой информации, в отличие от знаний и навыков, приобретенных много лет назад и более не являющихся актуальными в повседневных ситуациях.
Ученые под руководством Ампаро Аккер-Палмера (Amparo Acker-Palmer) из Института клеточной биологии и нейробиологии Университета имени Й.В. Гете во Франкфурте-на-Майне (Institute of Cell Biology and Neuroscience of the Goethe University), Германия, сосредоточили свое внимание на исследовании рецепторов α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислоты (AMPA), которые являются основными передатчиками стимулирующих сигналов. Нейроны гиппокампа, области мозга, ответственной за обучение и память, способны изменять количество функционально активных рецепторов, расширяя или сокращая их, подобно антеннам, и тем самым регулируя силу сигнала. В ходе детального изучения основ функционирования указанных рецепторных образований, ученые выявили, что в эту регуляцию вовлечены три ключевые молекулы: GRIP1, ephrinB2 и ApoER2, причем последняя является рецептором сигнальной молекулы Reelin.
Объясняя значимость проведенной работы, А. Аккер-Палмер отметил: «Полученные результаты очень важны, поскольку в течение многих лет известна значимость ephrinB2 и Reelin в процессах онтогенеза центральных нервных структур. Кроме того, в более ранних исследованиях продемонстрировано наличие связи между сигнальными взаимодействиями Reelin и ephrinB в периоды нейрональной миграции в процессе созревания структур головного мозга». Также авторы подчеркнули, что один механизм может обеспечивать различные внутриклеточные функции.
Ранее исследовательской группой, возглавляемой А. Аккер-Палмером, установлено, что макромолекулярные комплексы на основе ephrinB2 и ApoER2 регулируют процессы, связанные с миграцией нейронов. В настоящем исследовании ученые выборочно ингибировали взаимодействие между двумя белками, тем самым получая возможность продемонстрировать, что указанные протеины вместе с GRIP1 также влияют на пластичность мозга и у взрослых. Когда же взаимодействие между этими белками ингибировалось, нейроны не реагировали на изменения активности в межнейронных соединениях. Помимо этого, исследователи описали дефекты формирования долговременной нейропластичности, являющейся морфологической клеточной основой памяти и обучения.
В заключение А. Аккер-Палмер подчеркнул: «Обе молекулы (ApoER2 и ephrinB2) функционально связаны с развитием болезни Альцгеймера, хотя точные механизмы патогенеза пока еще неизвестны. Тем не менее результаты вновь проведенного исследования позволяют не только раскрыть новые пути взаимодействия трио ключевых молекул, регулирующих функции обучения и памяти, но и ставят новые терапевтические цели в лечении пациентов с болезнью Альцгеймера».
- Goethe-Universität Frankfurt am Main (2017) Molecular basis for memory and learning: brain development and plasticity share similar signalling pathways. ScienceDaily, Oct. 9 (https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171009093207.htm).
- Pfennig S., Foss F., Bissen D. et al. (2017) GRIP1 Binds to ApoER2 and EphrinB2 to induce activity-dependent AMPA receptor insertion at the synapse. Cell Rep., Oct. 3 [Epub. ahead of print].
Наталья Савельева-Кулик
