В новом исследовании, опубликованном в журнале Frontiers in Neuroscience, ученые из Университета Тафтса (Tufts University) заявили, что мозг развивающихся эмбрионов лягушек, поврежденных воздействием никотина, можно восстановить с помощью лечения определенными лекарственными средствами, называемыми «ионопрепаратами».
Ионопрепараты способствуют восстановлению биоэлектрических структур в зародыше, после чего следует восстановление нормальной анатомии, экспрессии генов и функции мозга у растущего головастика.
Ранние исследования показали, что никотин нарушает нормальные биоэлектрические структуры в мозге растущего эмбриона, в основном вымывая или уменьшая контраст биоэлектрической схемы – «карту» различных уровней напряжения вокруг клеток, которая определяет структуру и рост тканей и органов. Никотин у людей связан с внутриутробной заболеваемостью, внезапной детской смертью, синдромом гиперчувствительности с дефицитом внимания и другими нарушениями когнитивной функции, обучения и памяти. Ученые задаются вопросами, как эта молекула вызывает структурные дефекты в мозге.
Авторы применили никотин для разработки эмбрионов с нервными дефектами с целью определения конкретных вмешательств, которые могли бы обратить вспять вредное воздействие химического вещества. В предыдущем исследовании идентифицировался 1 конкретный элемент в естественной электрической передаче сигналов, который контролирует развитие мозга, управляемый циклическими нуклеотидами гиперполяризационно-активируемый канал (HCN2), который был способен восстанавливать биоэлектрические структуры – во многом как набор контраста с помощью инструмента редактирования фотографий – и защищать от никотиновых дефектов.
В раннем исследовании для исправления дефектов использовалась форма генной терапии, модифицирующей экспрессию HCN2. Результаты нового исследования показали, что тот же эффект может быть достигнут без введения гена – вместо этого для активации каналов HCN2 использовались низкомолекулярные препараты. Исследователи продемонстрировали, что электрическая информация о структурах, которая управляет развитием мозга, может быть сброшена из отдаленного места на эмбрионе. Ученые визуализировали, что HCN2 в одной части эмбриона может восстанавливать биоэлектрическую структуру не только локально, но и на расстоянии.
У развивающегося эмбриона биоэлектрические сигналы помогают определять формирование тканей и органов, а также регенерацию после травмы. Они образованы электрически заряженными ионами, движущимися из ячеек, чтобы создать различия напряжения на мембранах ячеек. Характер различий напряжения среди всего ансамбля клеток в зародыше помогает направлять асимметрию между левой и правой сторонами тела, влияет на формирование и развитие сердца, мышц, конечностей и лица, и, конечно, рост и организацию наиболее сложного органа в теле – мозга.
Вычислительная модель ансамбля клеток, представляющих эмбрион и его электрические структуры, подтвердила, что для спасения нормального развития мозга от повреждения никотином не требуется специфического нацеливания на поврежденную область. HCN2 увеличивает гиперполяризацию клетки (увеличение внутренних отрицательных зарядов), поэтому, когда ученые гиперполяризовали небольшой участок ткани вдали от мозга, этот участок мог распространяться и восстанавливать поляризацию областей вплоть до мозга, устанавливая этап для нормального развития.
Существуют препараты, которые активируют HCN2 – ламотриджин и габапентин, и они уже одобрены FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов) для других показаний.
Авторы другого исследования заявили, что дети и подростки с СДВГ подвержены высокому риску никотиновой зависимости.
