Всички знаем, че храната е от съществено значение за здравословното развитие на мозъка и тялото, особено в най-ранните етапи от живота. Но как точно ранният мозъчен растеж се влияе от храненето, не е толкова добре разбрано, особено на клетъчно ниво.

мозъчните

Една от причините за това неразбиране е просто трудността да се изучават животни, преди да се родят. Но в проучване с участието на попови лъжички, които се развиват изцяло извън утробата на майката, учените от Scripps Research успяха да открият нови открития за това как мозъчните клетки реагират - и се възстановяват - от липсата на хранене.

С поповите лъжички можем да разгледаме ранните етапи от развитието на мозъка, които обикновено са недостъпни за нас. Това проучване ни показа, за първи път при гръбначни животни, клетъчните сигнални пътища, които са неразделна част от чувствителното на хранителни вещества клетъчно делене в нервните стволови клетки. Тези открития могат да доведат до нови подходи за стартиране и спиране на клетъчния растеж в мозъка. "

Д-р Каролайн МакКаун, клетъчен биолог, старши учен в лабораторията по неврология на д-р Холис Клайн и водещ автор на изследването

Изследването, което се появява в списание "Развитие", има множество потенциални приложения - включително подобрена пренатална грижа при хората. McKeown каза, че констатациите също ще допринесат за текущи изследвания в лабораторията за ролята на невронните стволови клетки в възстановяването от мозъчна травма.

Обикновено при поголовен лъч на Xenopus и при повечето животни стволовите клетки, известни като „невронни предшественици“, процъфтяват по време на ранните етапи на развитие. Тези клетки в крайна сметка узряват в неврони, клетъчният тип в мозъка контролира мисълта и действието.

В предишно проучване McKeown и Cline установяват, че когато половците са лишени от храна, техните нервни клетки-предшественици спират да се делят и растежът на тялото им намалява, но животните остават живи и поведението им изглежда нормално. Изненадващо, ако папаголите бяха в състояние да получат достъп до храна в рамките на около девет дни, невронните клетки-предшественици в мозъка отново започнаха да се делят и папаголите достигнаха до състоянието на растеж, където биха били, ако храната винаги е била на разположение.

Това, което привлече вниманието на McKeown, бяха въпросите за живота или смъртта: Какво задейства невронните клетки-предшественици, за да могат да се разделят отново? И как се получи? В новото проучване тя и Клайн идентифицират клетъчните механизми, лежащи в основата на този отговор на развитието.

Свързани истории

„Знаем, че много от тези основни клетъчни събития се запазват при животинските видове, така че е възможно видовете бозайници също да са способни на този вид устойчивост на пренатално лишаване от хранителни вещества“, казва МакКаун.

След като изследователите откриха, че ранното развитие на мозъка може да отскочи след периоди без храна, те искаха да разберат какво се случва на клетъчно ниво, за да кажат на невронните предшественици да спрат да се делят и да започнат обратно. Те го проследиха до добре познат сигнален път, известен като mTOR (съкращение от „мишена на рапамицин за бозайници“), който е централен регулатор на клетъчния метаболизъм, растеж, пролиферация и оцеляване.

Интересното е, че дори без да осигуряват на качулките каквато и да е храна, мозъкът им може да бъде възобновен в режим на растеж чрез активиране на инсулиновия рецептор, който се намира на повърхността на невроналните клетки-предшественици, казва Клайн. Инсулинът е хормон, който позволява на клетките да използват захари от храната като енергия и може да активира mTOR сигнализирането. Възможността да се заобиколи нуждата от храна на клетъчно ниво може да подобри медицинските терапии за лошо хранене.

Чрез внимателно проследяване на нервните клетки-предшественици с течение на времето, МакКаун също открива, че те са готови да се разделят веднага щом хранителните сигнали достигнат до тях. Това означава, че клетките са спрели прогресията си, когато са били на ръба на разделянето. Това обикновено се наблюдава при клетки под стрес и очевидно гладуването е вид стрес.

"Проучването на способността на поповите лъжички да реагират на несигурността на околната среда помогна да се увеличи нашето разбиране за запазените клетъчни събития, контролиращи развитието на мозъка", казва МакКаун.

„Наблюдението, че храната влияе на разделянето на мозъчните клетки, вече беше известно, но никой не се задълбочи в това как храната оказва този ефект“, добавя Клайн, професор по неврология и председател на катедрата по неврология в Ла Джола. „Предвиждаме това знание да стане полезно за разбирането на това, което може да се обърка при липса на хранене на майката, и колко важно е да се реагира бързо на подобно събитие.“