Как мелкие млекопитающие уменьшают мозг, чтобы пережить холод

Международная группа исследователей с участием Автономного университета Барселоны (UAB) провела исследование, объясняющее эволюционное происхождение феномена Дехнеля — уникальной сезонной адаптации мелких млекопитающих, которая включает способность уменьшать и восстанавливать объём и функции мозга. Исследование опубликовано в журнале Molecular Biology and Evolution.

Автор: Pixabay/CC0 Public Domain

Как работает феномен Дехнеля

Феномен Дехнеля представляет собой случай экстремальной пластичности, благодаря которому некоторые млекопитающие уменьшают и регенерируют свой мозг в зависимости от сезона. Этот механизм позволяет таким видам, как обыкновенная бурозубка, уменьшать размер мозга, черепа и других органов до 30% в зимний период, чтобы экономить энергию в условиях экстремального холода и нехватки пищи.

Весной эти ткани восстанавливаются, что делает данный феномен исключительным примером физиологической пластичности. Более того, сравнительные исследования показывают, что он не является исключительной особенностью землероек: европейские кроты и куньи (например, ласки) также демонстрируют сезонное уменьшение мозга, что расширяет эволюционные рамки этой стратегии на млекопитающих с высоким метаболизмом.

Генетические и молекулярные аспекты

С помощью сравнительной геномики и анализа экспрессии генов в ключевых тканях, таких как гипоталамус, команда идентифицировала гены, связанные с несколькими фундаментальными процессами. Среди них: энергетический гомеостаз и кальциевая сигнализация, необходимые для корректировки энергетического баланса в суровых условиях; целостность гематоэнцефалического барьера, обеспечивающая эффективный контроль доступа молекул к мозгу в течение сезонного цикла; и регуляция воды, участвующая в обратимом уменьшении объёма мозга без гибели клеток, что является ключевым открытием для понимания того, как достигается эта адаптация.

«Эта работа предлагает целостный, эволюционный и молекулярный взгляд на феномен Дехнеля. Выявление механизмов, связанных с регуляцией энергии в мозге, открывает новые вопросы о тканевой пластичности у млекопитающих и её потенциальном биомедицинском применении», — подчеркивает Аврора Руис-Эррера, преподаватель кафедры клеточной биологии, физиологии и иммунологии, исследователь IBB-UAB и ICREA Acadèmia.

Значение для медицины и исследований

Пластичность, демонстрируемая феноменом Дехнеля, влияет на выживание, размножение и устойчивость к климатическим изменениям. По мнению исследовательской группы, хотя эти виды и не являются людьми, понимание механизмов, позволяющих осуществлять обратимые уменьшения объёма мозга без необратимых повреждений, может вдохновить на новые направления исследований в неврологии и метаболизме.

«Роль генов, связанных с энергетическим гомеостазом и гематоэнцефалическим барьером, указывает на возможные биомаркеры и терапевтические мишени для нейродегенеративных заболеваний, всегда с необходимой осторожностью при экстраполяции на человека», — отмечает Аврора Руис-Эррера.

Источник: Autonomous University of Barcelona