Репрограммирование клеток впервые продлило жизнь здоровым мышам

Ученые точно не знают, как возникает зависимость, — ни то, как выглядит полный механизм ее развития, ни то, почему одни люди подвержены ей больше, чем другие. Однако в одном исследователи уверены: все дело в нейромедиаторах, которые отвечают за чувство удовольствия. Например, недавно американские ученые выяснили, что у людей по сравнению с другими приматами в прилежащем ядре больше всего нейронов, которые синтезируют нейропептид Y. И предположили, что нейрохимический профиль этого нервного центра сделал человека восприимчивым к развитию зависимостей и повлиял на эволюцию нашего вида. Рассказываем, при чем здесь любовь к жирной еде и действительно ли один конкретный нейропептид мог привести человека к созданию культуры. Не только дофамин Когда человек ест или занимается сексом, в мезолимбическом тракте головного мозга, ответственном за работу памяти, эмоций, обучение и нейроэндокринную регуляцию, происходит выброс дофамина. В частности, нейромедиатор активно воздействует на нейроны прилежащего ядра — в этом случае формируется чувство удовольствия. С точки зрения эволюции, это полезная система подкрепления: из-за нее мы снова и снова хотим испытывать приятные ощущения, поэтому стремимся достать еду или найти партнера. Именно вокруг дофамина строится и самая популярная на сегодня концепция формирования зависимостей. Считается, что аддикция развивается в тот момент, когда этого нейромедиатора оказывается много в прилежащем ядре — тогда человек испытывает сильное удовольствие, вплоть до эйфории. На этом эффекте основано действие некоторых наркотиков: они либо напрямую стимулируют высвобождение дофамина, либо блокируют механизмы его утилизации. Такой же, дофаминовый механизм развития зависимостей реализуется и в других структурах мозга. Наркотические препараты, алкоголь или вызванная ими эйфория активируют нейрохимические процессы и в гипоталамусе и покрышке среднего мозга — отделах, ответственных за эмоции. Кроме того, психоактивные вещества могут ослабить контроль префронтальной коры — как следствие, у человека меняется поведение, и он стремится достать наркотик. Но кроме дофамина в процессе формирования зависимостей участвуют и другие нейромедиаторы — и значение большинства из них практически не изучено. Во-первых, опосредованно: эндорфины, серотонин, гамма-аминомасляная кислота влияют на концентрацию дофамина, а через него — на удовольствие, эйфорию и возможную аддикцию. А во-вторых, вполне вероятно, что какие-то из нейромедиаторов могут сформировать зависимость и самостоятельно, без участия дофамина — но и в этих путях ученые до сих пор не уверены. В компании таких нейромедиаторов, в частности, оказался нейропептид Y — пептид из 36 аминокислот, который участвует в процессах в центральной и периферической нервной системах. Свое название он получил благодаря родственному белку — пептиду YY, который активен в желудочно-кишечном тракте. Впервые эту молекулу обнаружили в 1982 году в гипоталамусе свиньи, а уже спустя пару лет после открытия нейропептид нашли в мезолимбическом тракте человеческого мозга — в миндалевидном теле, прилежащем ядре, гиппокампе и около водопровода. Один из рецепторов медиатора оказался распространен в прилежащем ядре, а сам он вырабатывается в нейронах ядра, к которым подходят аксоны от клеток гипоталамуса. А в 2018 году ученые к тому же выяснили, что и в самих клетках прилежащего ядра содержится большое число мРНК, кодирующих нейропептид Y. Кроме этого, заметили, что концентрация нейромедиатора влияет на риск развития аддикций и расстройств настроения. Почти в это же время эндокринологи выдвинули гипотезу, что кортиколиберин — еще один нейропептид, который контролирует синтез адренокортикотропного гормона в гипофизе при стрессе, — задействован в расстройствах пищевого поведения. Выяснилось, что и тут нашлось место для нейропептида Y — он непосредственно стимулирует синтез и высвобождение кортиколиберина. С этого исследования ученые начали рассматривать нейропептид Y как один из медиаторов, ответственных за аппетит. И роль его оказалась довольно заметной. Так, эксперименты на мышах и крысах показали, что нейропептид Y заставляет животных есть больше жирной пищи и меньше двигаться — и скорее всего, это именно прямое действие нейропептида, а не опосредованная им дофаминовая реакция. Более поздние исследования выявили, что активация рецепторов нейропептида также увеличивает у мышей просоциальное поведение — они легче устанавливают контакт друг с другом и стремятся быть вместе. Другая группа ученых продемонстрировала, что рецепторы нейропептида Y участвуют в формировании алкогольной и наркотической зависимостей у животных: преобладание рецептора Y2 в области миндалевидного тела и прилежащего ядра повышало тягу мышей к алкоголю. После одного поступления этанола они снова и снова стремились получить его (чего не наблюдалось, если преобладал рецептор Y1). Это стремление приводило к употреблению алкоголя и запускало порочный круг зависимости с участием дофамина. При этом неизвестно, влияет ли напрямую нейропептид на концентрацию дофамина, а следовательно, и на получаемое от алкоголя удовольствие. Аналогичные механизмы наблюдались в отношении никотина, психостимуляторов и опиоидов. Покопались в мозгах Идею о том, что между нейропептидом Y и развитием зависимости у человека есть связь, подхватил американский антрополог Оуэн Лавджой (Owen Lovejoy). Бóльшая часть его работ посвящена прямохождению и происхождению человека — в том числе, реконструкция скелета австралопитека Люси и изучение Ardipithecus ramidus. Однако в сферу научных интересов Лавджоя попали другие механизмы, повлиявшие на эволюционный успех человека. Среди них — мутации эукариот и моногамия. Поэтому Лавджой стал работать над гипотезой, что нейропептид Y может влиять на мотивацию, поведение и даже эволюцию человека. Чтобы как-то прояснить роль нейропептида в поведении человека, в 2023 году Лавджой вместе с коллегами из Кентского университета штата Огайо провел сравнительное исследование нейропептида у приматов. Для начала ученые подсчитали, сколько аксонов и дендритов приходится на один нейропептид Y-ергический нейрон в прилежащем ядре у разных видов. Это отношение показывает способность нервной ткани обрабатывать информацию: чем оно больше, тем более сложные операции может выполнять нервный центр. Всего ученые посмертно исследовали мозг 74 особей 13 видов приматов, включая людей, шимпанзе, горилл и макаков-резусов. Оказалось, что общая плотность нейропептид Y-ергических нейронов в прилежащем ядре выше у игрунок по сравнению с людьми, шимпанзе, гориллами и свинохвостными макаками (р < 0,05). Плотность глии — вспомогательных клеток нервной ткани — между видами не отличалась. С отношением плотности аксонов к общей плотности нейропептид Y-ергических нейронов дела обстояли иначе. Это число варьировалось у каждого вида, но ни от объема, ни от массы головного мозга не зависело. При этом у человека показатель был в 2,5–5 раз выше по сравнению с остальными исследованными приматами (р < 0,03). Помимо этого, Лавджой показал, что в прилежащем ядре человека соотношение плотности аксонов к плотности нейропептид Y-ергических нейронов выше, чем в любой другой области мозга. То есть этот нейронный центр способен обрабатывать большее количество информации, используя нейропептид в качестве медиатора. Человеческий мозг (при схожей с другими приматами массе) потребляет до 20 процентов энергии — для сравнения, мозг нечеловеческих приматов тратит только девять процентов. Из-за этого люди потребляют богатые энергией субстраты — жиры или гликоген. Основываясь на данных о том, что нейропептид Y повышает тягу мышей к жирной пище, группа Лавджоя выдвинула гипотезу, что именно высокая концентрация нейропептида Y в прилежащем ядре стимулирует человека потреблять продукты, богатые жирами и углеводами и расширять таким образом свой рацион питания. Палка о двух концах Несмотря на то, что выводы о рационе подкреплены лишь данными на мышах, Лавджой не постеснялся пойти еще дальше и сразу выдвинул несколько гипотез о значении нейропептида Y для эволюции человека. Например, он считает, что стремление к поиску жиров могло сделать рацион во время беременности и лактации более энергетически ценным, что повысило репродуктивный успех вида. Также ученые предполагают, что нейромедиатор мог сыграть роль и в освоении человеком огня, так как термическая обработка увеличивает доступность энергии, которую можно получить из большинства продуктов, — в том числе из жиров. Несмотря на то, что эти особенности мозга — более высокая дофаминергическая и нейропептид Y-ергическая иннервация в прилежащем ядре — могли привести к эволюционному преимуществу людей, они же, по мнению биологов, сделали нас уязвимыми к зависимостям. В том числе, злоупотреблению психоактивными веществами и расстройствам пищевого поведения. Так, высокую концентрацию нейропептида Y (как, впрочем, и других медиаторов, ответственных за энергетический баланс) некоторые исследователи — считают потенциальной причиной гедонистического переедания. Нейропептид Y может быть виноват и в нашей тяге к заеданию проблем, ведь стресс увеличивает концентрацию нейропептида Y в гипоталамусе, а само прилежащее ядро — центр, ответственный за стремление к приятному вкусу. В эволюционном сдвиге человеческого прилежащего ядра есть еще одна сторона: он может объяснить тот факт, что наша система вознаграждения реагирует на почти неограниченный набор стимулов, утверждает группа Лавджоя. По их мнению, эта особенность могла привести к развитию культуры, поскольку люди постоянно стремятся получить удовольствие от всего: начиная едой, заканчивая спортом, чтением и искусством. Впрочем, Лавджой не приводит никакой аргументации к своим гипотезам. Он основывает рассуждения лишь на эффектах нейропептида Y, которые ранее ученые находили у крыс и мышей: повышенной тяге к жирному, просоциальном поведении и зависимости. Так, нейромедиаторами, ответственными за эволюционный успех и развитие культуры человека могут стать и эндорфины. Например, они, скорее всего, ответственны за эйфорию бегуна — чувство эмоционального подъема, сходного с легким опьянением, которое возникает у спортсменов во время длительной физической активности. Однако такое состояние может приводить к снижению выработки эндорфинов в периоды отдыха и заставлять человека двигаться больше и интенсивнее, чтобы получить те же ощущения. Хотя ученые и фиксируют признаки культуры среди животных — например, передачу опыта от поколения к поколению или иерархические системы — говорить о творческой эволюции среди них пока не приходится. Кроме того, Лавджой рассматривает влияние нейропептида Y на аппетит и его расстройства в отрыве от других гормонов — например, орексина или лептина, — которые играют не меньшую роль в его регуляции. Поскольку аппетит — сложный процесс, который регулируется множеством нейроэндокринных взаимодействий, нельзя говорить о его нарушениях без учета всех составляющих. Так что пока нет убедительных доказательств, что нейропептид Y — самый важный катализатор эволюции человеческого мозга. По-видимому, это лишь один из множества биохимических регуляторов, которые участвуют в таких сложных процессах как удовольствие, аппетит, зависимость и происхождение культуры у нашего вида. Даже если искусство — результат нейрофизиологических процессов удовольствия и вознаграждения, то, вероятнее всего, в этих процессах принял участие весь ансамбль нейромедиаторов в разных частях головного мозга.