Материнские круглые черви предупреждают потомство об опасности

Биологи из Университета Айовы обнаружили, что самки круглых червей (нематод) могут передавать будущему потомству информацию об опасностях, с которыми оно столкнется после рождения. Причем это предупреждение передается еще до зачатия.

Механизм передачи сигнала

Когда мать-червь ощущает опасность (например, изменение температуры), ее центральная нервная система высвобождает химический сигнал — серотонин. Этот серотонин попадает в ее неоплодотворенные яйцеклетки, где «сохраняется» и передается потомству уже после зачатия.

Результаты экспериментов

• Эмбрионы от матерей, передавших сигнал об опасности, имели более высокую выживаемость, чем потомство червей, у которых сигнальный путь серотонина был удален.
• Личинки, получившие материнский серотонин, демонстрировали 94% успеха рождения и выживания при воздействии высоких температур. Для сравнения, у потомства без серотонинового сигнала этот показатель составлял 50%.

«Наше исследование показывает, что сенсорная реакция матери на опасность фактически защищает потомство. Проще говоря, она, кажется, защищает своих потенциальных детей прежде, чем защищает себя», — говорит Виина Пралаад, доцент кафедры биологии и автор-корреспондент исследования, опубликованного в журнале eLife.

Ключевое открытие

Высвобождение серотонина нейронами матери запускает экспрессию генов в гонадах, что защищает незрелую яйцеклетку. Это обеспечивает ее выживание после оплодотворения и делает личинок более устойчивыми к стрессорам.

«Самая захватывающая часть нашего исследования — трансгенерационный эффект. Когда мать испытывает стресс, его последствия передаются яйцеклеткам, так что потомство, появившееся из этих яйцек, имеет более высокую устойчивость к тому же стрессору», — говорит Сриджит Дас, первый автор исследования.

Эксперименты на млекопитающих

Исследователи пошли дальше и проверили механизм серотониновой сигнализации на клетках млекопитающих. При обработке нейронов мыши серотонином они наблюдали активацию того же защитного механизма, что и в яйцеклетках червей — реакции теплового шока.

Этот механизм запускается белком HSF1 (транскрипционный фактор) и приводит к выработке молекулярных шаперонов. Эти белки находят и восстанавливают или удаляют поврежденные белки, ставшие токсичными для клетки.

Потенциальное медицинское применение

Это открытие предполагает, что серотонин может стать вариантом лечения для активации клеточной защиты при нейродегенеративных заболеваниях, связанных со старением, включая деменцию, болезнь Альцгеймера и Паркинсона.

«Вы увеличиваете серотонин и можете заставить нейроны включать HSF1 и увеличивать количество молекулярных шаперонов. А мы знаем, что если мы можем увеличить молекулярные шапероны, например, при деменциях, мы наблюдаем уменьшение многих симптомов, токсичности, гибели и дисфункции нейронов», — отмечает Пралаад.

Исследователи планируют проверить, может ли увеличение уровня серотонина у мышей предотвратить развитие деменции. По словам Пралаад, серотониновая система хорошо поддается воздействию лекарствами, и следующим шагом будет определение дозировок и частоты приема.