Американские ученые выяснили, что в коре человеческого мозга по меньшей мере через сутки после смерти экспрессия некоторых генов не только сохраняется, но и повышается. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.
Традиционно считалось, что клеточные функции, такие как синтез белка, прекращаются вскоре после смерти организма с остановкой дыхания, кровообращения и нервной регуляции. Тем не менее в последние годы эксперименты на животных и некоторых внутренних органах человека показали, что в некоторых тканях активность генов можно зарегистрировать спустя значимый срок после гибели — до двух суток у грызунов и четырех — у рыб. Удавалось даже восстановить некоторые функции мозга свиньи через четыре часа после смерти животного. Однако к посмертному метаболизму человеческого неокортекса — крайне сложной, ресурсоемкой и чувствительной к минимальному снижению кровообращения части мозга, отвечающей за высшую нервную деятельность, подобные результаты практически неприменимы.
Сотрудники нескольких исследовательских центров США под руководством Джеффри Лоуба (Jeffrey Loeb) из Университета Иллинойса в Чикаго симулировали посмертные изменения неокортекса, выдерживая свежие фрагменты его неизмененных тканей, полученные в ходе нейрохирургических операций, при комнатной температуре в течение суток. В этот период образцы исследовали гистологически и оценивали экспрессию различных генов (более 18 тысяч), анализируя транскриптом высокопроизводительным РНК-секвенированием.
Свежие образцы отличались высоким транскрипционным разнообразием и сложным сплайсингом — в них 167 активных генов производили более 1000 изоформ транскриптов.
В первые несколько часов наблюдалось селективное снижение экспрессии генов, связанных с нейрональной активностью (SOCS3, SPP1, ZFP36 и THBS1), то есть обменом нервными импульсами. При этом функционирование генов «домашнего хозяйства» (GAPDH, HMBS, SDHA и UBC), отвечающих за базовые клеточные процессы, оставалось практически незатронутым.
Кластеризация генов показала, что быстрое уменьшение экспрессии нейрональных генов реципроктно сменяется как минимум 24-часовым возрастанием экспрессии в астроглии (группирует, питает, восстанавливает нервную ткань, формирует гематоэнцефалический барьер, регулирует миграцию и активность нейронов) и микроглии (обеспечивает первичную иммунную защиту нервной ткани, очищает ее от клеточного и белкового мусора). Разрастание глии на фоне гибели нейронов подтвердили также гистологически.
По словам Лоуба, удивителен не тот факт, что эти гены имеют отношение к вспомогательным клеткам мозга — именно в их функции входит реакция на повреждение нервной ткани. Больший интерес представляет то, что активность этих генов достигает пика примерно через 12 часов после смерти и сохраняется на протяжении еще как минимум 12 часов.
Исследователи отметили, что полученные ими результаты необходимо принимать во внимание как при академическом изучении посмертных образцов тканей мозга, пораженных различными заболеваниями, так и при проведении судебно-медицинской экспертизы.
О методах исследования изолированных образцов мозга и его моделей можно узнать из подборки «Из головы вон». С работой «ферм тел», где ученые в реальных условиях изучают разложение человеческих трупов, знакомит материал «Наука разложения»
Иллюстрация к статье:
Обсуждение