Тромбоциты могут регулировать реакцию страха, перенося серотонин в мозг

Исследование, недавно опубликованное в журнале Cell Reports, проливает свет на необычную роль тромбоцитов в передаче серотонина из кишечника в мозг. Несмотря на то что этот нейромедиатор чаще всего ассоциируется с регуляцией настроения, около 90% его общего объёма синтезируется не в центральной нервной системе, а в пищеварительном тракте. Там он действует в качестве гормона, контролирующего работу желудочно-кишечного тракта. Этот факт уже давно навёл учёных на мысль о возможной связи между кишечником и мозгом, особенно в контексте когнитивных функций и психоэмоционального состояния.




Тем не менее, до сих пор оставалось загадкой, каким образом серотонин из кишечника может достичь мозга, особенно с учётом наличия гематоэнцефалического барьера, препятствующего проникновению большинства молекул. Ответ на этот вопрос попыталась найти группа исследователей под руководством Кристины Лиматолы, нейробиолога из Римского университета Ла Сапиенца.

Команда Лиматолы изначально не рассматривала тромбоциты как потенциальных переносчиков серотонина. Изначальный фокус исследования был сосредоточен на связи между мозгом и естественными клетками-киллерами — компонентами иммунной системы, известными своей способностью устранять вирусные и онкологические угрозы. Ранее было показано, что такие клетки могут проникать в мозг и воздействовать на нейронные цепи, связанные с тревожностью и памятью, выделяя интерфероны и нейромедиаторы.

Новые данные свидетельствуют о том, что у лабораторных животных, лишённых этих иммунных клеток, наблюдались изменения в поведении и трудности с запоминанием. Кроме того, у таких мышей фиксировался пониженный уровень серотонина в гиппокампе — области, играющей ключевую роль в формировании страха и памяти. Однако никаких изменений в активности нейронов, продуцирующих серотонин в мозге, выявлено не было, что привело учёных к изучению его производства в кишечнике.

Так возникло предположение, что переносчиками серотонина могут быть именно тромбоциты — элементы крови, известные своей ролью в процессе свёртывания. Эти клеточные фрагменты захватывают серотонин, синтезируемый в кишечнике, накапливают его и при определённых условиях способны выделять его в кровоток. Хотя сами тромбоциты не способны проникать в мозг, они могут выпускать микровезикулы — крошечные частицы, способные преодолевать гематоэнцефалический барьер.

Проведённые опыты с использованием флуоресцентной метки подтвердили присутствие тромбоцитарных микровезикул в гиппокампе. При этом было зафиксировано, что дефицит NK-клеток приводит к снижению числа этих микровезикул, а также к уменьшению уровня серотонина в мозге. Лиматола и её коллеги также обнаружили, что антитела против тромбоцитов вызывали у мышей более сильные поведенческие реакции страха, чем отсутствие NK-клеток. Кроме того, было выявлено, что снижение числа NK-клеток влияет не только на уровень серотонина в кишечнике, но и на экспрессию специфического белка-транспортера, необходимого тромбоцитам для его захвата.

В завершающем этапе эксперимента исследователи зафиксировали снижение активности тормозных нейронов в гиппокампе после удаления тромбоцитов. Этот эффект удалось обратить с помощью введения серотонина, что подтвердило значимость тромбоцитов в передаче сигнала между кишечником и мозгом.

Лиматола подчёркивает, что её команда приблизилась к пониманию механизма, с помощью которого иммунная и пищеварительная системы способны влиять на нейронные процессы, связанные со страхом. Однако для окончательного подтверждения гипотезы необходимы дополнительные эксперименты, в частности — отслеживание именно кишечного серотонина и его движения к мозгу через тромбоцитарные структуры.

Коллеги Лиматолы, в том числе нейробиолог Мак Шайн из Сиднея, с интересом следят за развитием этой темы. Он отмечает, что понимание подобного механизма в будущем может открыть возможности для адресной доставки лекарств в мозг с помощью тромбоцитов. Даже если эти перспективы останутся теоретическими, уже сегодня результаты исследования подчёркивают важность взаимосвязи различных систем организма и её влияние на мозговую деятельность.