Усилитель гомосексуальности

Учёные научились включать и выключать гомосексуальность

Причина гомосексуализма — слишком сильное чувство. Точнее, сверхчувствительность к одному из важнейших нейромедиаторов и, по совместительству, усилителю вкуса — глютамату натрия. Отключить и включить этот механизм — и с ним гомосексуальное поведение — у мушек-дрозофил можно всего за несколько часов.

Гомосексуальность определяется не только генетической предрасположенностью, но и состоянием нервной системы, которое легко можно изменить. Оказалось, что превратить самцов дрозофил в гомосексуалистов можно всего за несколько часов. Сексуальное влечение к самцам у таких «стимулированных» мух можно запустить с помощью обычных феромонов. При том это изменение может быть обращено в любой момент.

Дружная команда исследователей из США, Франции и Швейцарии под руководством Дэвида Фэверстоуна из Университета штата Иллинойс в Чикаго обнаружила, что половая ориентация у плодовых мушек контролируется прежде неизвестным регулятором активности синапсов.

Поняв это, ученые обрели способность включать и выключать гомосексуальность в течение нескольких часов. Это достигается либо управляемыми манипуляциями с геномом, либо с помощью уже известных медицинских препаратов.

Нейроглия,

или глия (от греческого «клей») – клетки в мозге, своими телами и отростками заполняющие пространства между нервными клетками – нейронами – и мозговыми капиллярами. Каждый нейрон окружен несколькими клетками нейроглии, которая равномерно распределена по всему мозгу и составляет около 40% его объма.

Клетки, число которых в центральной нервной системе (ЦНС) млекопитающих около 140 миллиардов – мельче нейронов в 3–4 раза и отличаются от них по морфологическим и биохимическим признакам. С возрастом количество нейронов в ЦНС уменьшается, а нейроглии – увеличивается, т.к. последние, в отличие от нейронов, сохраняют способность к делению.

Основные функции нейроглии: создание между кровью и нейронами гемато-энцефалического барьера, необходимого как для защиты нейронов, так и главным образом для регуляции поступления веществ в ЦНС и их выведения в кровь; обеспечение реактивных свойств нервной ткани (образование рубцов после травмы, участие в реакциях воспаления, в образовании опухолей и других).

Различают астроглию, олигоглию, или олигодендроглию, и эпендиму, которые вместе составляют макроглию, а также микроглию, занимающую особое положение среди клеток нейроглии.

Астроглия (около 60% от общего числа клеток нейроглии) – звездообразные клетки с многочисленными тонкими отростками, оплетающими нейроны и стенки капилляров (рис.); основной элемент гемато-энцефалического барьера; регулирует водно-солевой обмен нервной ткани.

Олигоглия, или олигодендроглия (около 25–30%) – более мелкие, округлые клетки с короткими отростками. Окружают тела нейронов и нервные проводники – аксоны. Отличаются высоким уровнем белкового и нуклеинового обмена; ответственны за транспорт веществ в нейроны. Участвуют в образовании миелиновых оболочек аксонов.

Эпендима состоит из клеток цилиндрической формы, выстилающих желудочки головного мозга и центральный канал спинного мозга. Играет роль барьера между кровью и спинномозговой жидкостью; выполняет, по-видимому, и секреторную функцию.

БСЭ

Сначала ученые обнаружили у мушек ген «половой слепоты» (genderblind — gb), мутация в котором приводит к развитию бисексуальности. Функционально этот ген отвечает за синтез в глиальном веществе мозга белка, подавляющего активность рецепторов к глютамату.

Клетки глии: астроциты, олигодендроглиоциты и Шванновские клетки до недавнего времени рассматривались гистологами и физиологами, как относительно инертные, отвечающие лишь за питание, поддержку и изоляцию нервных клеток. Свойство этих клеток модулировать нервный сигнал оставалось спорным. Меньше месяца назад исследовательская группа из Колорадского университета доказала способность глии к регуляции привыкания к морфину и объяснила её механизм.

Глиальные клетки модулируют нервный сигнал

Болеутоляющий эффект от опиатов, таких как морфин, может ослабляться из-за связывания этих препаратов с глиальными клетками, окружающими нейроны. Это же взаимодействие отвечает за привыкание к препарату.

О том, что глиальные клетки могут модулировать сигналы нервной системы, в том числе и болевые, известно уже на протяжении последних десяти лет, однако механизм подобного эффекта до сих пор оставался неизвестным.

Линда Уоткинс и Марк Хатчинсон из Колорадского университета изучали взаимодействие синтетических опиатов с глией и нейронами. Неожиданный эффект проявился при добавлении AV411, связывающегося с рецепторами к морфину на глиальных клетках, но не на нейронах. Совместное введение с морфином крысам приводило буквально к «взрыву» болеутоляющей активности последнего.

Более того, в стандартном тесте на привыкание, когда животным предоставляется возможность выбирать, получать препарат или нет, крысы, получавшие морфин с AV411, отказывались от дальнейшего употребления наркотиков.

По сути такая комбинация – идеальный вариант болеутоляющего лечения, не приводящего к развитию привыкания.

Но если та работа была посвящена экспрессии рецепторов, то на этот раз ученые обнаружили способность глии продуцировать нейромедиатор — глютамат натрия, который часто используют в пищевой промышленности для усиления вкуса и запаха. На самом деле — всех чувств за счет усиления нервных сигналов с помощью увеличения концентрации этого медиатора в синапсах.

Естественно, глютамат влияет и на поведение не только человека, но и животных, делая их нервную систему более восприимчивой и чувствительной на некоторое время. Кстати, именно поэтому маленьким детям не рекомендуют давать пищу с ароматическими добавками и глютаматом, способным даже повлиять на развитие всей нервной системы. Однако с дрозофилами всё оказалось ещё интереснее.

Мутантные по гену gb мушки-самцы не просто флиртовали с другими самцами, а даже предпринимали — безуспешные, разумеется, — попытки спариваться.

Описано уже немало генов, преимущественно экспрессирующихся у мужчин или женщин, однако, если говорить о нервной системе, они влияют лишь на стадии развития мозга, и даже обнаруженные генетические отличия у людей с нетрадиционной ориентацией встречаются не у всех.

Синапс

(от греческого «рукопожатие») – место контакта между двумя нейронами, или между нейроном и эффекторной клеткой, получающей сигнал. Служит для передачи нервного импульса между двумя клетками, в ходе которого сигнал может подвергаться изменению.

Термин был введен в 1897 году английским физиологом Чарльзом Шеррингтоном.

Типичный синапс – аксо-дендритический химический. Такой синапс состоит из двух частей: пресинаптической, образованной булавовидным расширением окончанием аксона передающей клетки и постсинаптической, представленной контактирующим участком цитолеммы воспринимающей клетки (в данном случае – участком дендрита).

Между обеими частями имеется синаптическая щель, края которой укреплены межклеточными контактами. Часть аксолеммы булавовидного расширения, прилежащая к синаптической щели называется пресинаптической мембраной. Участок цитолеммы воспринимающей клетки, ограничивающий синаптическую щель с противоположной стороны называется постсинаптической мембраной.

В синаптическом расширении имеются мелкие везикулы, т. н. синаптические пузырьки содержащие медиатор (вещество-посредник в передаче возбуждения) или фермент, разрушающий этот медиатор. В постсинаптическую мембрану встроены молекулярные рецепторы к тому или иному медиатору.

При прохождении импульса по синаптической мембране повышается е проницаемость, а из синаптических пузырьков освобождается медиатор, который выходит в синаптическую щель и соединяется с молекулярными рецепторами постсинаптической мембраны, индуцируя на ней возникновение нервного импульса. Медиатор действует в течение очень короткого времени, после чего из синаптических пузырьков освобождается фермент, разрушающий медиатор в синаптической щели. Одновременно часть медиатора перемещается через постсинаптическую мембрану (прямой захват) и в обратном направлении через синаптическую мембрану (обратный захват).

Открыты два механизма высвобождения, с полным слиянием везикулы с плазмалеммой (клеточной мембраной), и так называемый «поцеловал-и-убежал» (англ. kiss-and-run), когда везикула соединяется с мембраной, и из нее в синаптическую щель выходят небольшие молекулы, а крупные остаются в везикуле. Второй механизм, предположительно, быстрее первого, по нему происходит синаптическая передача при высоком содержании ионов кальция в синаптической бляшке.

Следствием такой структуры синапса является односторонее проведение нервного импульса. Существует так называемая синаптическая задержка – время, нужное для передачи нервного импульса. Ее длительность – 0,5 мс.

Так называемый «принцип Дейла» (один нейрон – один медиатор) признан ошибочным. Или, как иногда считают, уточнен: из одного окончания клетки может выделяться не один, а несколько медиаторов, причем этот комплекс постоянен для клетки.

Wikipedia

Открытие gb дает ученым возможность понять именно сам механизм заинтересованности самцов в самках, а что более актуально — самцов в самцах. С учетом предыдущих исследований, ученые считают, что виной тому изменения в чувствительных к глютамату синапсах, становящихся у gb-мутантов «чувствительнее».

Получается, что гомосексуальность — сверхреакция на сексуальный сигнал.

Чтобы доказать это, Фэверстоун и его коллеги изменили «силу» синапсов независимым от gb способом и дали мухам препараты феромонов, усиливающие нервное возбуждение. Как и предполагалось, через несколько часов влечение мух кардинально изменилось.

Ученые были сами потрясены своей находкой, причем ключевым они считают не столько генетическую составляющую, сколько способность обратимо изменять ориентацию в пределах нескольких часов. А это принципиально меняет сложившиеся взгляды на гомосексуальность, считающуюся дефектом генома и воспитания, то есть развивающуюся годами.

Фэверстоун с коллегами предполагают, что в головном мозге есть нервное кольцо, которое можно «запустить» в обе стороны. Когда gb подавляет активность глютаматспецифичных рецепторов, гомосексуальная часть блокируется. Если же белка GB недостаточно, или же он дефектный, то запах будет интерпретироваться совсем другим образом. Так, самцы уже не воспринимают феромоны других самцов, как отталкивающий сигнал.

Впрочем, учёные осторожничают в экстраполяции своих результатов на других животных и пока предлагают использовать свою находку для управления поведения мушками, предлагая использовать их в качестве опылителей растений. Более подробно о работе можно узнать в публикации в Nature Neuroscience, которая на бумаге появится в январе следующего года.