
Американские ученые описали нейробиологический механизм
регуляции вздохов. Результаты своей работы они опубликовали в Nature.
За регуляцию дыхания отвечают основной дыхательный центр,
включающий ретотрапециевидное и парафациальные дыхательные ядра (RTN/pFRG), и
комплекс пре-Бётцингера (preBötC) в вентроолатеральном продолговатом мозге,
генерирующий ритм вдохов. Периодически preBötC генерирует два импульса подряд,
что заставляет дыхательную мускулатуру производить не обычный вдох, а вздох,
который примерно вдвое больше по объему. Этот процесс поддается регуляции
различными нейропептидами, в частности, бомбезином. Однако как именно это
происходит, до сих пор известно не было.
Исследователи из Стэнфорда и Калифорнийского университета в
Лос-Анджелесе провели скрининг более 19 тысяч вариантов экспрессии генов в дыхательном
центре 14-дневных мышиных эмбрионов. В результате скрининга они обнаружили, что
часть нейронов RTN/pFRG вырабатывает бомбезин-подобный пептид нейромедин В (НМВ)
и гастрин-рилизинг пептид (ГРП). Сигналы от этих клеток поступают в две небольшие симметричные субпопуляции нейронов (примерно по 200 клеток) в preBötC, которые экспрессируют
рецепторы к НМВ и ГРП. В свою очередь, активация субпопуляций этими
нейромедиаторами приводит к вздоху.
Введение НМВ и ГРП в preBötC в несколько раз повышало
частоту вздохов. Блокирование рецепторов к одному из этих пептидов урежало
вздохи вдвое, а к обоим — полностью предотвращало их появление. Такой же эффект
производила абляция (прицельное выжигание) обнаруженных субпопуляций клеток в preBötC.
Таким образом, за регуляцию вздохов отвечают нейроны с рецепторами к НМВ и ГРП,
и только они.
Исследователи рассчитывают, что полученные ими данные
помогут в разработке лекарств для лечения состояний, сопровождающихся чрезмерно
редкими или, наоборот, частыми вздохами.
Вздох, представляющий собой двойной вдох, служит
физиологическим механизмом расправления альвеол легких и улучшения газообмена в
них. В среднем человек спонтанно вздыхает около 12 раз в час. Кроме того,
вздохи могут быть связаны с эмоциями — тоской, усталостью или облегчением. Назначение и механизмы этого явления пока неизвестны.
Олег Лищук
