Гормоны могут способствовать асимметрии тела при травмах головного мозга

Травма одной стороны мозга может вызвать нарушения осанки или движения на противоположной стороне тела. Эти эффекты, которые иногда наблюдаются у людей, перенесших инсульт или травму головы, обычно связывают с нейронными путями, которые соединяют правую сторону мозга с нейронами спинного мозга, контролирующими мышцы левой стороны тела, и наоборот.

Но в новом исследовании на крысах, у которых был перерезан спинной мозг, ученые утверждают, что обнаружили другой, параллельный путь, который вызывает противоположные эффекты после травмы мозга и может действовать через гормоны, циркулирующие в крови. Работа была опубликована 10 августа в журнале eLife.

Георгий Бакалкин, нейробиолог из Уппсальского Университета(Швеция) и автор нового исследования, рассказал изданию The Scientist, что его давно интересовала идея о том, что гормоны могут оказывать эффект, характерный для одной стороны тела, но в нейронаучных областях она не получила широкого распространения. "Хотя нервная система четко латерализована(известно, что спинной мозг делится на левый и правый), подобная роль гормонов в опосредовании специфических для одной стороны эффектов травмы мозга или других физиологических сигналов обычно игнорировалась", - говорит он.
В своем последнем исследовании Бакалкин и его коллеги поставили эксперимент, в котором они перерезали спинной мозг крыс, ограничив главный путь между мозгом и нейронами, управляющими задними конечностями. Затем они повредили одну сторону мозга, удалив хирургическим путем небольшой участок области, контролирующей движения задних конечностей.

У крыс с неповрежденным спинным мозгом подобное одностороннее повреждение мозга вызывает аномальное положение и рефлексы в задней ноге на противоположной стороне тела животного. В своей работе исследователи сообщают, что такой же эффект возникает у крыс, у которых был перерезан спинной мозг, предполагая, что отрезанная часть спинного мозга у этих животных каким-то образом действует обособленно(причем, у контрольных животных, у которых был перерезан спинной мозг, без повреждения, не наблюдалось такой же асимметрии в реакциях задних конечностей).

Затем группа удалила гипофиз, который выделяет различные гормоны из мозга, и повторила основной эксперимент. В этом случае у крыс с перерезанным спинным мозгом не наблюдалось аномального положения ног после травмы головного мозга. "Полученные результаты позволяют предположить, что гормоны гипофиза помогают передавать информацию о травме мозга нейронам, контролирующим движение конечностей, что они могут делать, перемещаясь через кровь и связываясь с рецепторами гормонов на нейронах спинного мозга ниже по течению от места пореза", - говорит Бакалкин.

Один из вариантов того, как этот механизм может привести к асимметричным реакциям конечностей, заключается в том, что правая и левая стороны мозга вызывают выделение разных гормонов в ответ на травму, а рецепторы этих гормонов асимметрично распределены в спинном мозге, так что гормон правого мозга действует на левый спинной мозг, и наоборот. Исследователи не проверяли эту идею напрямую, хотя в своей работе они сообщают, что введение здоровым крысам определенных гормонов гипофиза или крови животных с черепно-мозговой травмой повторяло специфические для данной стороны аномалии конечности. В частности, гормоны β-эндорфин и Arg-вазопрессин вызывали сокращение правой задней ноги, но не левой задней ноги.

"Если подобные механизмы действуют у людей, то можно предположить, что препараты, блокирующие рецепторы определенных гормонов, могут помочь в лечении некоторых физических последствий травмы мозга", - добавляет Бакалкин. Действительно, в ходе последующего эксперимента команда сообщила, что препараты, блокирующие определенные гормональные рецепторы, устраняют реакцию задней лапы у крыс с перерезанным спинным мозгом и черепно-мозговой травмой.

Рамеш Рагхупати, нейробиолог из Университета Дрекселя(США), который не принимал участия в работе, сказал The Scientist, что выводы команды могут совпадать с недавними исследованиями, выявившими системный дисбаланс гормонов гипофиза после травмы мозга.
"Люди заметили это у пациентов", - говорит он, - "но это никогда не было экстраполировано в исследования на животных".

По словам Томаса Кармайкла, невролога из Калифорнийского Университета, большинство наблюдений команды проводилось в течение нескольких часов, в то время как последствия травмы мозга проявляются у людей в течение недель и месяцев, "поэтому существует временной элемент, к которому они даже не приблизились". Также неясно, как гормоны могут нести информацию о травме мозга.
"Возможно, они могут вызвать изменения в синаптической силе или в структурной организации нейронов, контролирующих двигательные реакции", говорит Кармайкл, но "трудно точно сказать, каков реальный клеточный механизм".

Бакалкин согласен с тем, что предстоит еще многое сделать для изучения механизмов, лежащих в основе эффектов, о которых сообщила его группа. Помимо выявления конкретных гормонов, выделяющихся после травмы мозга, исследователи хотят выяснить, как эти гормоны кодируют информацию о стороне мозга, и как это может отразиться на воздействии в плане конечности. Команда также проводит эксперименты, чтобы убедиться, что они не пропустили никаких других нейронных путей, которые могут идти в обход перерезанного спинного мозга.