в человеческом мозге обнаружили зомби гены
Клетки-зомби, оживающие в мозге человека после смерти
Что происходит с организмом человека, когда он умирает?
Мы представляем себе, что всё перестает работать: без кровообращения и дыхания системы и органы просто не смогут функционировать. Однако вот ведь какое странное дело, причуда природы: оказывается, внутри нас существует «живые мертвецы» — это клетки, продолжающие жить внутри неживого тела. И они не просто живут, их активность даже увеличивается.
Итак, некоторые клетки человеческого мозга становятся гораздо активнее после нашей смерти. Такие «клетки-зомби» увеличивают экспрессию генов и героически пытаются выполнять свои задачи. Похоже, кто-то забыл им сказать, что в их услугах больше не нуждаются.
Именно невролог Джеффри Лоуб из Университета Иллинойса и его коллеги заметили, что подобные клетки отращивают длинные придатки и продолжают увлеченно заниматься своими обычными делами в течение еще нескольких часов после смерти.
«Большинство исследований предполагают, что работа мозга полностью останавливается, когда перестает биться сердце, но это не так, — отмечает Лоуб, — Наши находки необходимы для интерпретации данных о тканях человеческого мозга. Пока еще мы не успели дать оценку обнаруженной информации как следует».
Большая часть сведений о расстройствах мозга, таких как аутизм, болезнь Альцгеймера и шизофрения, получена в результате экспериментов, проводимых на тканях мозга после смерти человека. Именно такой подход имеет огромное значение для поиска методов или средств лечения. Исследование мозга с участием подопытных животных часто не показывает истинной картины; сложно проводить аналогию между животными и человеком из-за фундаментальных различий в строении мозга и его особенностей.
Обычно исследования проводятся на тканях людей, умерших более 12 часов назад. Сравнивая экспрессию генов в свежих тканях мозга (удаленных в ходе операции у 20 пациентов, страдающих эпилепсией) с вышеупомянутыми образцами мозга умерших людей, Лоуб и его команда обнаружили поразительные различия, которые не зависели ни от возраста, ни от заболевания.
Ученые изучили результаты гистологии мозговой ткани и заметили, что клеточно-специфическая активность изменяется после смерти человека с течением времени при комнатной температуре.
Исследователи отмечают, что большая часть генов сохраняла активность и оставалась относительно стабильной в течение 24 часов; нейроны и активность их генов истощались довольно быстро. Однако самое примечательное здесь — глиальные клетки, которые активизировались и увеличивали экспрессию генов.
Клетки оживают после смерти человеческого мозга. Доктор Джеффри Лоуб / Университет Иллинойса в Чикаго
Сначала это кажется просто чем-то непонятным и невероятным, но, на самом деле, здесь скрыт большой смысл, учитывая, что именно глиальные клетки, такие как микроглия и астроциты призываются к действию, когда в организме что-то идёт не так. А что может случиться с организмом хуже смерти?
«Тот факт, что глиальные клетки после смерти активизируются, неудивителен, учитывая, что у них есть противовоспалительная функция, и их работа заключается в очистке головного мозга после повреждений, например, после кислородного голодания или инсульта», — говорит Лоуб.
Также команда показала, что РНК, формирующаяся в процессе экспрессии генов, сама по себе не изменяется в течение 24 часов после смерти, поэтому любые изменения в ее количестве должны быть связаны именно с продолжением биологических процессов.
«Данные об экспрессии генов в свежевыделенных образцах человеческого мозга позволяют получить беспрецедентное представление о геномной сложности человеческого мозга из-за сохранения стольких различных транскриптов, которые больше не присутствуют в тканях после смерти», — написали исследователи в своей статье.
Открытие команды имеет огромное значение как для прошлых, так и для текущих исследований с использованием тканей мозга, чтобы лучше понимать развитие и природу заболеваний, вызывающих иммунные реакции.
При этом через 24 часа эти клетки все-таки умерли, и их уже нельзя было отличить от окружающей их разрушающейся ткани.
«Исследователи должны принять во внимание описанные генетические и клеточные изменения, максимально сократить посмертный временной интервал для исследований, чтобы уменьшить масштабы этих изменений», — пояснил Лоуб.
«Наше исследование несет важное сообщение для ученых. Оно заключается в том, что теперь мы знаем, какие гены и типы клеток являются стабильными, какие деградируют, а какие со временем увеличиваются. Таким образом, мы можем лучше понять результаты посмертных исследований мозга».
Поразительно, что даже после смерти мы, биологические организмы, не бываем полностью статичными и бездействующими.
Полный текст исследования был опубликован в журнале Scientific Reports.
Ученые обнаружили в мозге «зомби-гены», которые активны после смерти
Всем нам кажется, что мы осознаем собственную смертность. Но это – очередная иллюзия, искусно созданная мозгом. Еще в 2019 году израильские ученые выяснили, что на самом деле мы не верим в то, что умрем. Наш мозг воспринимает уход из жизни как нечто, что происходит только с другими, стремясь защититься от мыслей о неизбежности кончины. И все же на Земле существуют люди, которые ежедневно сталкиваются со смертью и изучают ее. О последних предлагаю поговорить подробнее, ибо повод уж очень подходящий. Как показали результаты исследования американских ученых, по меньшей мере через сутки после смерти в коре человеческого мозга наблюдается экспрессия генов – процесс преобразования наследственной информации от гена в белок или РНК (функциональный продукт). По сути, часть генов в мозге становится активнее, усиливая рост клеток. О том, что представляют собой «зомби-гены» и почему их необходимо учитывать в посмертных исследованиях тканей мозга, а также при изучении неврологических и психических заболеваний, рассказываем в этой статье.
В мозге обнаружены гены, активность которых повышается после смерти.
Изучая мозг
Мозг – наименее изученный орган человеческого тела, хотя сапиенсы веками пытались забраться внутрь черепной коробки чтобы понять как там все устроено. Путь к современным знаниям о мозге во многом был проложен французским хирургом Полем Брока. В 19 веке он был одним из первых, кто начал подозревать, что разные отделы головного мозга отвечают за разные функции. К такому заключению Брока пришел изучая нарушения речи у некоторых своих пациентов; он связал их с нарушением работы определенных участков мозга.
Сегодня наука продвинулась далеко вперед. Совсем недавно, например, ученые наконец поняли, почему мозг человека больше чем мозг других млекопитающих и приматов в частности. Оказалось, всему виной экспрессия гена под названием ZEB2, который контролирует рост мозга. Это, по видимому, позволяет нейронам в мозге человека делиться активнее до наступления зрелого возраста. Подробнее о том, зачем ученые вырастили в лаборатории мозговые органоиды гориллы и человека, можно прочитать здесь.
Изучение работы мозга не только при жизни но и после смерти имеет огромное значение в человеческом самопознании.
Важно отметить, что изучение мозга людей и изучение мозга животных – не одно и то же, так как результаты экспериментов на животных плохо переносятся на людей. Интересно и то, что большинство исследований человеческого мозга проводится спустя более чем 12 часов после смерти. Между тем, лучшее понимание того, какие процессы происходят с мозгом когда сердце больше не бьется, может пролить свет на природу целого ряда неврологических заболеваний.
Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш канал в Google News!
Что происходит с мозгом после смерти?
Начнем с того, что далеко не все зомби жаждут мозгов, некоторые вообще-то внутри них живут, если, конечно, так можно выразиться. Дело в том, что после смерти у немертвых клеток «вырастают руки» и может показаться, будто они живые (ну или живее других). Такие клетки ученые называют глиальными.
Результаты нового исследования, опубликованного в журнале Scientific Reports показали, что глиальные клетки экспрессируют гены спустя длительное время после того, как другие типы клеток мозга перестали функционировать. Это явление опровергает представление о том, что все процессы в организме прекращаются после остановки сердца.
Поскольку нормальная функция глиальных клеток – это защита жизни, они предпринимают последние попытки, чтобы восстановить привычный ход вещей, так что они экспрессируют посмертно. Как отметил один из авторов исследования Фабьен Даше изданию SYFY WIRE, те же самые гены активируются после травмы мозга или инсульта и участвуют в нейровоспалении.
Исследование обнаружило удивительное количество активности в генах, уникальных для глиальных клеток после имитации смерти человеческой ткани.
Интересно, что эти «зомби-гены» наблюдаются впервые, так как большинство исследований (предположительно) мертвой ткани мозга человека проводились через 12 или более часов после смерти. Предыдущие исследования пренебрегали изучением мозговой ткани, только что отделенной от насыщенного кислородом кровоснабжения. Как оказалось, именно в это время глиальные клетки отращивают те жуткие придатки, которые видят ученые. Ткань исследовали в разных лабораториях на протяжении 24 часов. 80 процентов генов в мозге пережили весь период.
Примечательно, что первыми погибают нейрональные гены, которые отвечают за мышление и память в нейронах. Именно этот факт, как по мнению авторов нового исследования, действительно важен при изучении функций мозга и его заболеваний.
В отличие от не нейрональных глиальных клеток, нейроны умирают без кислорода. Человеческому мозгу требуется в десять раз больше энергии, чем любому другому органу тела. Вы можете потерять сознание в считанные секунды, если кровь внезапно перестанет поступать в ваш мозг. Когда кислород или энергия резко падают, это может привести к необратимому повреждению и даже гибели клеток в мозге человека, перенесшего инсульт или травму.
Когда нейроны (синие) умирают, глиальные клетки (красные) превращаются в зомби.
Нейрональные гены зависят от активности, что означает, что они могут претерпевать радикальные изменения из-за активности мозга, такие как эпилептические припадки. По мере деградации нейрональных генов активность зомбированных генов одновременно возрастала в течение 12 часов.
Глиальные клетки становятся зомби из-за своих защитных функций, которые активируются, если одна часть мозга теряет кислород, а другой его едва хватает. В изученном сегменте мертвой мозговой ткани глиальный ответ, который продуцирует гены, был обнаружен повсюду. В будущем полученные результаты могут изменить понимание и лечение многих неврологических расстройств.
После смерти в мозге человека усиливается активность «зомби-генов»
Что сделали ученые
Ученые из Иллинойсского университета исследовали свежие ткани головного мозга людей, которые были удалены при хирургическом лечении эпилепсии. При таких операциях удаляют участки мозга, которые ответственны за начало приступа.
В эксперименте ученые оставляли образцы тканей мозга при комнатной температуре до 24 часов. В течение этого времени они периодически проверяли активность клеток этих тканей и их генов.
Что обнаружили ученые
Ученые сравнили активность разных типов генов. Первая группа – гены «домашнего хозяйства», которые отвечают за основные функции клеток. Они интересны тем, что их активность (экспрессия), в отличие от активности других генов, практически одинакова во всех тканях организма. После «смерти мозга» их экспрессия оставалась на постоянном уровне в течение всех 24 часов.
Вторая группа генов – «нейрональные». Они экспрессируются в нейронах и отвечают за обеспечение основных функций мозга (памяти, мышления). Через 12 часов их активность стала снижаться.
Третью группу генов в пресс-релизе исследования ученые условно назвали «зомби-генами». Она отвечала за работу нейроглии – вспомогательных клеток нервной системы. Активность этих генов увеличивалась после «смерти» в течение 24 часов наблюдения. Паттерн усиления экспрессии достиг пика через 12 часов. Параллельно с этим на фоне дегенерации нейронов глиальные клетки увеличивались в размерах, у них появлялись новые отростки.
Зачем это нужно знать ученым
Полученные учеными данные – не просто любопытная информация. Эти результаты должны повлиять на методологию исследования мозга.
Ученые нашли в головном мозге «зомби-гены». Они становятся более активными после смерти человека
Исследователи из Иллинойсского университета в Чикаго выяснили, что некоторые клетки головного мозга после смерти становятся более активными и «вырастают до гигантских размеров», сообщает CBS Chicago со ссылкой на публикацию в журнале Scientific Reports. Ученые называют их «зомби-генами»
По словам одного из авторов работы Джеффри Лоэба, это неудивительно: глиальные клетки и нужны для устранения повреждений головного мозга после кислородного голодания или инсульта. Однако открытие ученых важно для поиска методов лечения и создания лекарств от аутизма, шизофрении, болезни Альцгеймера и других подобных расстройств. Прошлые исследования не учитывали посмертную экспрессию генов, заявил Лоэб: «Большинство исследование предполагают, что все в мозгу останавливается, когда перестает биться сердце, но это не так».
Что еще известно:
В 2016 году ученые из университета Вашингтона в Сиэтле нашли целый набор «зомби-генов», которые активизируются в клетках лишь через некоторое время после смерти организма. Тогда исследователи наблюдали за клетками мышей и рыб-зебр, которых усыпили смертельными дозами яда. Ученые выяснили, что в них были десятки и сотни генов, «включавшихся» через несколько часов после смерти и продолжавших быть активными на протяжении пяти суток. При этом активными были и гены, ассоциирующиеся с развитием онкологии: исследователи пришли к выводу, что это может объяснить, почему трансплантация органов недавно умерших людей может привести к появлению злокачественных опухолей.
Следить за событиями удобно в нашем новостном телеграм-канале. Присоединяйтесь
Изучение экспрессии генов в клетках мозга после смерти
Результаты исследования указывают на ряд удивительных изменений, в том числе на обнаруженные «зомби-гены»
В течение нескольких часов после смерти некоторые клетки головного мозга продолжают находится в активном состоянии. Часть из них даже значительно увеличивает свою активность.
Это открытие представлено сотрудниками Университета Иллинойса в Чикаго. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.
Коллектив авторов анализировал экспрессию генов в тканях мозга, полученных во время рутинной нейрохирургии. Это проводилось несколько раз для того чтобы имитировать разные интервалы после смерти (в течение 24 часов). Оказалось, что некоторые гены усиливали свою экспрессию в этот период времени.
Эти «зомби-гены» были специфичны для одного типа клеток – воспалительных глиальных клеток. После «смерти» на протяжении нескольких часов они продолжали расти и расширять сеть своих отростчатых структур.
Это открытие достаточно логично укладывается в функции глиальных клеток, поскольку их основная задача заключается в очищении окружающих тканей от продуктов метаболизма после различных повреждений. Более важен другой контекст нового открытия: большинство исследований, проводящихся на тканях мозга, которые были получены пост-мортем, ставят перед собой цель определить эффективность различных препаратов для лечения психоневрологических заболеваний (например, аутизм, шизофрения, болезнь Альцгеймера и другие), но в этих исследованиях не учитывается тот факт, что после смерти некоторые гены и клетки остаются еще активными.
Согласно полученным данным, около 80% проанализированных генов оставались относительно активными в течение 24 часов – их экспрессия не подвергалась сильным изменениям. Среди них были и так называемые «гены домашнего хозяйства», ответственные за наиболее базовые клеточные функции. В то же время другая группа генов, ответственная за такие процессы как память, мышление и патологическая судорожная активность, резко деградировала в течение нескольких часов. Именно эти гены могут быть крайне важны для исследователей, изучающих шизофрению, болезнь Альцгеймера и эпилепсию. Третья группа генов, «зомби-гены», увеличивали свою активность, пик которой приходился на 12 часов пост-мортем.
Данное открытие вносит важный вклад в биологический контекст доклинических исследований, посвященных изучению психоневрологических заболеваний.