Пропофол уменьшил частоту ритмов между таламусом и корой головного мозга
Пропофол, препарат для наркоза, вызвал уменьшение частоты ритмов между таламусом и корой головного мозга, а стимуляция таламуса вернула им частоту, характерную для бодрствования. Американские ученые изучили мозговую активность макак во время наркоза и обнаружили важность таламо-кортикальных связей для формирования сознания. Исследование опубликовано в eLife.
Функции сознания зависят от координированной работы многих мозговых структур: в особенности таламуса и коры больших полушарий. Существуют теории, что сознание формируется, когда ритмы таламо-кортикальных петель объединяют корковую информацию. Таламус, благодаря своим связям с корой, регулирует ее активность с помощью мозговых ритмов. Сознательные функции вызывают мозговую активность между таламусом и корой в диапазоне от 4 до 100 герц. Уже проводили эксперименты с выведением из наркоза обезьян стимуляцией таламуса, но объяснить, как это работает на уровне мозговых связей не могли. В экспериментах использовались разные наркозные средства (изофлуран, пропофол) с одинаковым результатом.
Пропофол широко используется для наркоза, но механизм его действия известен не до конца. Предполагается, что он усиливает эффекты гамма-аминомасляной кислоты, облегчая процессы ингибирования в мозге. В малых дозах пропофол оказывает седативный эффект, сопровождающийся бета-ритмом (13–25 герц), а в больших — бессознательное состояние с дельта-ритмом (0,1–4 герц). В состоянии глубокого наркоза под воздействием пропофола дельта-ритм модулирует амплитуду альфа-ритма (8–12 герц) фронтальной коры.
Профессор Эрл Миллер (Earl K Milller) с коллегами из Института обучения и памяти Пикауэра при Массачусетском Технологическом Институте исследовали эффект пропофола на мозговые ритмы. Они ввели пропофол внутривенно четырем макакам и с помощью электродов измерили нервную активность мозга до наркоза, во время него и в момент пробуждения. Исследователи также проводили стимуляцию таламуса (180 герц) под наркозом и наблюдали ее эффект на мозговую активность.
Состоянию под наркозом сопутствовал низкочастотный ритм (порядка одного герца) в области между таламусом и корой головного мозга. Стимуляция таламуса вызывала пробуждение приматов и возвращала им ритмы, характерные для бодрствования, увеличивая их частоту.
Исследователи объясняют особую роль таламуса в поддержании сознания таламо-кортикальными петлями, которые позволяют коре синхронизироваться. Пропофол нарушает работу этих петель, вызывая гиперсинхронизацию и неактивное состояние. Таким образом, исчезает способность коры взаимодействовать с другими структурами. Открытие можно будет использовать в анестезиологии: наблюдая за мозговыми ритмами пациента, врачи смогут понять, вошел ли пациент в состояние наркоза и как быстро он может очнуться. Это повысит безопасность операций.
Функциональные связи мозга определяют не только функции сознания. Ослабление связей между участками полосатого тела, входящего в систему вознаграждения, и префронтальными отделами влияет на риск развития наркотический зависимости. Об этом сообщили британские ученые после изучения мозга больных наркоманией и их братьев и сестер.
Анастасия Кузнецова
За это оказался ответственен фактор транскрипции BACH1
Шведские и китайские ученые выяснили, что экспрессия генов, ответственных за образование новых сосудов — ангиогенез — в клетках рака легкого существенно повышается после обработки их антиоксидантами — витаминами С и Е и N-ацетилцистеином. Наиболее чувствительным к их антиоксидантным эффектам оказался фактор транскрипции BACH1, который непосредственно активировал гены ангиогенеза. Исследование опубликовано в Journal of Clinical Investigation. Рост опухоли легкого непосредственно связан с ангиогенезом — образованием новых кровеносных сосудов, — который обычно запускается гипоксией. Она опосредует транскрипцию генов факторов роста эндотелия сосудов, их рецепторов, эпидермальных факторов роста и ангиопоэтинов. Существуют препараты, которые направлены на снижение активности ангиогенеза (в том числе, за счет воздействия на перечисленные факторы), однако их эффективность остается неоднозначной. При этом появляется все больше свидетельств того, что ангиогенез в опухолях может контролироваться транскрипционными механизмами, не связанными с гипоксией. В основном эти механизмы основаны на реакции факторов транскрипции, чувствительных к изменениям окислительно-восстановительного баланса (редокс-чувствительные), на колебания уровней активных форм кислорода. К таким факторам относится, например, BACH1. Коллаборация шведских и китайских ученых под руководством Мартина Берго (Martin Bergo) из Каролинского института изучили, как антиоксиданты, влияющие на окислительно-восстановительный баланс, опосредуют процессы ангиогенеза. Они выяснили, что редокс-чувствительный фактор транскрипции BACH1 в линиях человеческих клеток рака легкого и экспериментальных опухолях у мышей контролирует васкуляризацию опухоли за счет ангиогенеза (воздействуя на гены, ответственные за него) и делает опухоль чувствительной к антиангиогенной терапии. Кроме того, BACH1 активируется в опухолевых клетках во время гипоксии и в ответ на введение антиоксидантов — витамина C, аналога витамина E и ацетилцистеина, — причем эта активация происходит как за счет транскрипционных, так и посттрансляционных механизмов. В частности, посттрансляционная стабилизация BACH1 в условиях гипоксии, вероятно, опосредуется снижением деградации, зависящей от пролилгидроксилирования, а его в восстановительных условиях — после введения антиоксиданта — опосредуется снижением гемозависимой деградации. По словам ученых, открытие того, что BACH1 стимулирует ангиогенез опухоли легкого и коррелирует с экспрессией генов ангиогенеза и белков в опухолях легких человека, делает его потенциальным биомаркером для оценки антиангиогенной терапии: в исследовании такая терапия останавливала рост опухолей с высокой экспрессией BACH1, но не рост опухолей с низкой экспрессией BACH1. Будущие исследования должны оценить связь этого биомаркера с другими опухолями — раком молочной железы и почек. Недавно мы рассказывали про то, что потеря Y-хромосомы по-разному повлияла на исходы рака. Так, в случае с колоректальным раком исходы улучшились, а в случае с раком мочевого пузыря — ухудшились.