Ученые описали нейронный механизм нарколепсии

Нарколепсия — заболевание нервной системы, которое выражается в приступах внезапного засыпания. Наиболее распространенной является нарколепсия 1 типа: в этом случае помимо сонливости у пациента на фоне эйфории и гипнагогических галлюцинаций на короткое время может резко снижаться мышечный тонус (происходит катаплексия). Предполагается, что нарколепсия связана с дефицитом орексинов А и Б — нейропептидов, рецепторы которых локализованы в стволе мозга и латеральном гипоталамусе. Разрушение этих клеток у мышей приводит к периодам атонии во время бодрствования и «рваному» ночному сну, что подтверждают электромиография (ЭМГ) и электроэнцефалография (ЭЭГ).

В 2014 году ученые из Японии и Германии пришли к выводу, что нарколепсия 1 типа может опосредоваться двумя эфферентными путями: серотониновые нейроны в ядрах шва (DRN) продолговатого мозга предотвращают приступы сонливости, а норадренергические нейроны голубого пятна (LC) в стволе мозга поддерживают состояние бодрствования. Однако детали этого механизма оставались неясными. В новой работе авторы вывели линию мышей с дефектными нейронами орексина-атаксина-3 (участвует в обеспечении мышечного тонуса) и сравнили активность их нейронов DRN с дикими особями. Чтобы спровоцировать у пострадавших животных катаплексию, их кормили шоколадом.

Результаты показали, что экспрессия белка Fos в триптофангидроксилаза-2 (TPH2)-положительных серотониновых нейронах DRN значительно снизилась в мозге подопытных мышей спустя 90 минут после приема шоколада. Это подтверждает гипотезу о непосредственной или косвенной стимуляции таких нейронов орексинами. Затем, для выявления мишени нейронов DRN, ученые внедрили в их мембрану опсины, стабилизированные ступенчатой функцией (stabilized step-function opsin, SSFO), после чего активировали их синим светом. Это привело к флуоресценции различных областей мозга, связанных в том числе с атонией и организацией быстрого сна, например сублатеродорсального ядра и амигдалы.

Дополнительные эксперименты не обнаружили связи между приступами и большинством из этих участков (вентролатеральным околопроводным серым веществом, черной субстанцией и другими). В то же время подавление нейронов амигдалы, особенно латеральной и базолатеральной, за счет стимуляции серотониновых нейронов почти полностью ослабляло катаплексию, при этом длительность и структура быстрого сна у дефектных мышей после приема шоколада сохранялись. Напротив, активация базолатеральной и латеральной амигдалы усиливала приступы. Воспроизведение процесса на срезах, а также регистрация активности животных путем ЭЭГ и ЭМГ подтвердили открытие.

Подробности работы представлены в журнале Proceedings of the National Academy of Science.