Рекомендовані білки; Біжи за життям; Северін Альтайрак

Файл № 22, жовтень 2007 р

Біжи за своє життя

Северін Альтайрак

Називатись боягузом рідко буває задоволенням. Однак страх не є визнанням слабкості. Навпаки, це може бути корисно в умовах небезпеки, яка нам загрожує. Незалежно від того, чи беремо ми ноги за шию, чи замерзаємо від страху перед тривожною ситуацією, страх змушує нас реагувати швидко та інстинктивно. Як наше тіло готується до втечі або до небезпеки? Хіба можна не відчувати страху? На безліч питань, на які відповідають різні типи молекул, зокрема білки, які відповідають за цю емоцію предків. [PDF] [англійська]

Стільки емоцій !

Зараз ніч. Зручно встановлений у вітальні старого будинку, ви читаєте книгу, в теплі каміна. Ви самотні. І раптом, глухий стук. З забитим серцем, напруженими м’язами, спітнілими руками та важким диханням ви сідаєте, ваші почуття збуджені. Потім через кілька секунд ви розумієте, що саме кіт збив лампу недалеко від вас. Ви опускаєтесь на стілець з полегшенням. Ніхто не намагався увірватися у ваш будинок. Але на короткий момент страх застиг у вашій крові, ніби настала ваша остання година.

Страх - це сильні та напружені емоції. Це не менше, ніж сигнал тривоги, який викликає поведінку у відповідь на безпосередню загрозу для захисту нашої безпеки та фізичної цілісності. Спочатку страх діє як рефлекс, який ставить нас на ноги. Після цього моменту попередження мозок аналізує ситуацію на повній швидкості. Якщо небезпека підтвердиться, тоді можна спробувати втекти, сховатися або навіть битися, коли конфронтація стане неминучою. Цей захисний механізм набагато ефективніший, коли ми довгий час запам’ятовуємо події, що переживались, і коли переконуємось, що не потрапимо в подібну ситуацію. Наприклад, якщо собака покусана, глибоко запам’ятовує страх - яскраву пам’ять, яка на деякий час утримає нас від будь-якої іншої собаки.

Чому ми боїмося? Від мухи до молюска та від риби до мавпи ми ділимось цими емоціями з усіма тваринами. Страх, емоція предків, яка нагадує рефлекс польоту, приходить до нас здалеку і насправді надзвичайно добре зберігається в процесі еволюції. Він пропонує видам засоби адаптації до навколишнього середовища - як правило, тікаючи від хижака - і таким чином відіграє фундаментальну роль у їх виживанні. Незалежно від того, чи це страх - це паніка чи невеликий переляк, це в людських істотах все нюанс і виражається не лише в ситуаціях, небезпечних для нашого виживання. Це іноді також супроводжує повсякденне життя, як тільки наше добробут порушується. У цьому сенсі існує безліч причин для страху в шлунку. Часто з вузлуватим шлунком деякі з нас стикаються з самотністю, невідомістю, павуками, темрявою, делікатним інтерв’ю чи навіть виступом, який буде проводитися на публіці.

Якщо існують ситуації, яких ми боїмося, і що ми дізнаємось про страхи, чи є вроджені страхи? Так. Але людям важко визначити їх, оскільки частина навчання велика у нашому способі реагування. Тим не менше, здається, що всі ми народжуємося зі страхом висоти та гучними звуками, страхами, які ми вчимося приборкувати з роками.

Дороги страху

Рис. 1 Страх починається в мозку з мигдалини, червоним кольором, який існує у двох примірниках - один у правій півкулі, а другий у лівій півкулі. Під мигдаликами ми також позначаємо інші структури, які самі помітні в горлі.

Туп, тривожний запах, негласна тінь або раптове жало - це слідом за несподіваною чуттєвою інформацією, яка охоплює тіло страхом. І за частки секунди тривожне повідомлення надходить глибоко в мозок до лімбічної системи, яку часто називають емоційним мозку. Там у невеликій мигдалеподібній структурі, яка називається мигдалиною, народиться страх (див. Рис. 1). Захоплююче, нападу в цьому регіоні достатньо, щоб загасити страх у рідкісних пацієнтів, які зазнали пошкодження мозку, тобто центральну роль, яку відіграє ця залоза. До неї фактично сходяться два мозкові шляхи, які сигналізують про небезпеку: перший, короткий і швидкий, і другий, довгий і повільний.

Не ризикуйте
Страх не має смаку до ризику. На своїй швидкій смузі страх не залишає місця для удачі чи нещастя. Сенсорна інформація, зібрана в мозку, надсилається безпосередньо до мигдалини. Коли серце вже б’ється, тіло готове реагувати, тікати чи битися.

Коли мозок думає
Щодо глухого удару, який вирвав нас із нашого читання біля каміна, чи справді ми повинні хвилюватися? Ми чули це раніше? І в якому контексті? Повільний шлях дасть відповідь саме на ці питання. Спочатку він спрямовує чуттєву тривогу на кору, що надає значення шуму - брязкання дверей або падіння предмета, наприклад, потім на гіпокамп, який нишпорить пам’яттю у пошуках подібної ситуації, яка вже переживалась. Вся ця інформація нарешті об’єднується в мигдалину.

Ці два шляхи проходять одночасно. Якщо, нарешті, ситуація виявиться не настільки небезпечною, наскільки її боявся наш інстинкт, серце перестає битися, і ми залишаємось на трохи перелякані.

Холодний піт

Рис.2 Надниркові залози розташовані над нирками і виділяють гормони страху, включаючи адреналін.

Перемикачі страху ?

Страх не такий вісцеральний, як здається. Це перш за все церебральний. Тіло не робить нічого, окрім як пройти те, що вирішує мозок. Якщо колиска страху, мигдалина, відома сьогодні, чи знаємо ми, як вона там формується з молекулярної точки зору? Незважаючи на безліч досліджень, що стосуються цієї проблеми, молекулярні механізми страху все ще потребують вивчення. Однак деякі білки виявились критично важливими. Дослідники, серед іншого, виявили три білки: GRP, статмін та ASIC1a. Всі три присутні в різних областях мозку, але особливо багато в мигдалинах і зосереджені в клітинній структурі, необхідній для функціонування мозку, синапсі.

Рис.3 Склад синапсу. Нервовий імпульс переходить від одного нейрона до іншого завдяки вивільненню нейромедіаторів у синаптичному просторі.

Що таке синапс? Це зона контакту та спілкування двох нейронів. Саме перетинаючи синапси, нервова інформація передається від одного нейрона до іншого в мозку. Нейрон перед синапсом вивільняє нейромедіатори - дрібні хімічні молекули - у синаптичний простір. Потім наступний нейрон захоплює їх за допомогою білків, які називаються рецепторами, і розміщуються на його клітинній поверхні (див. Рис. 3). Існує два основних сімейства нейромедіаторів, а отже, два типи нейронів: збудливі та гальмівні. Перші сприяють поширенню нервового повідомлення, а другі проти його передачі.

ВРП - один із перших білків, який був ідентифікований у механізмах страху. Спочатку описаний як фактор росту шлунково-кишкової системи, а також вивчений щодо його ролі у розвитку багатьох видів раку, GRP також є нейромедіатором. Коли його діяльність усувається на лабораторних мишах, останні стають надзвичайно страшними. Точніше, вони дуже швидко запам’ятовують, що нешкідливий стимул передує небезпеці, коли дві події систематично пов’язуються (див. Рамку). Як це пояснити на молекулярному рівні? Невеликий білок, що виділяється збудливими нейронами мигдалини, GRP діє на гальмівні нейрони, які в свою чергу уповільнюють активність цих самих збудливих нейронів. Тому без GRP збудливі нейрони працюють на "повну потужність", що підсилює навчання страху і робить мишей страшнішими. Нарешті було зроблено висновок, що ВРП гартує навчання страху, але, схоже, не бере участі в його ініціації.

Страх набутий. Вроджений страх.

Набутий страх - або навчитися боятися
Тренування страху стосується експериментального методу, відомого як кондиціонування, при якому лабораторних мишей навчають боятися, саме тому цей страх називають "навченим". На практиці вони піддаються нейтральному звуку, який не викликає стресу, після чого на рівні ніг виникає електричний удар, легкий, але неприємний. Поступово звичайні миші запам'ятовують зв'язок двох подій і дізнаються, що звук сповіщає про небезпеку. В результаті вони виявляють страх, який виявляється по їх раптовій нерухомості, наприклад, від випромінювання звуку ще до того, як відчули удар струмом.

Вроджений страх
Один із вроджених тестів спостереження заснований на інстинктивному страху, який миші відчувають на відкритих просторах, які не приховують їх від своїх хижаків. Він складається з розміщення тварин на піднятій платформі без країв. Звичайні миші залишаються лише в центральній частині, побоюючись піддатися хижаку.

На відміну від GRP, статмін необхідний для виникнення цих тремтячих емоцій. Присутній в збудливих нейронах на синаптичному рівні, він уповільнює утворення мікротрубочок - білкових зв’язків, які беруть участь в архітектурі нейронів і в транспорті клітинних компонентів. Його видалення робить лабораторних мишей напрочуд менш страшними. Такі миші не тільки демонструють дефіцит навчання, вони також необдумано виходять на підняту платформу всупереч їх інстинктам (див. Рамку нижче). Незважаючи на те, що дослідники очікували, що вроджена схема страху буде незалежною від вивченої схеми страху - імовірно, пов'язана з механізмами пам'яті, схоже, що статмін контролює обидва одночасно, не виявивши точно.

Як і статмін, видалення ASIC1a у мишей має такий самий вплив на їх поведінку: притупляючи страх. Однак його молекулярна роль сильно відрізняється від ролі статміну. Розташований у мембрані збудливих нейронів за течією синапсу, ASIC1a - це канал, утворений складанням чотирьох копій білка. Отже, його функція полягає в тому, щоб пропускати іони - натрій і кальцій - через мембрану, але за умови, що середовище синапсу стає більш кислим. Це означає, що відкриття каналу контролюється протонами, які відповідають за кислотність. Звідки вони беруться? Імовірно, вони вивільняються разом з нейромедіаторами в синаптичний простір. Плаваючи між двома нейронами, вони зв'язуються з поверхнею комплексу ASIC1a, а потім індукують зміну його форми, яка поширюється на серце білка, закріпленого в мембрані, трохи схоже на падіння шматочків доміно. Тому канал відкривається для іонів. Потім встановлюється потік іонів, тісно пов’язаний з діяльністю синапсу. Таким чином, ASIC1a, як видається, сприяє передачі нервового повідомлення в мигдалині, що є не чим іншим, як страхом.

Хронічний страх

Навіщо цікавитися білками, на які можна було б втрутитися в надії зменшити поведінку страху? Заспокоєння ірраціонального страху справді є проблемою терапії, яка бореться з хронічними страхами. Хоча страх є поширеною емоцією, його втеча може призвести до патологічних станів: хронічна тривога, що відчувається без певного спускового механізму, тривога, що характеризується сильним психологічним дискомфортом і характеризується нападами тремтіння та серцебиття або навіть фобіями. наприклад.

Можливість блокування активності ASIC1a або статміну пропонує нові шляхи терапевтичних досліджень. Однак будь-який білок рідко бере участь в одній функції. ASIC1a не втручається лише в процеси страху, а й у процеси просторової пам'яті та сприйняття болю. Це смиренно нагадує нам, що системи мозку складні, і будь-яке медичне втручання чи лікування є складним завданням. Чи варто цього боятися .

Векторні ілюстрації

Верхнє зображення (Крик Едварда Мунка), Джерело: Мозок на всіх рівнях
Рис. 1, Джерело: Мозок на всіх рівнях
Рис. 2, Джерело: wikipedia
Рис. 3, Адаптація: http://www.drogues.gouv.fr

Посилання на UniProtKB/Swiss-Prot

Гастрин-вивільняючий пептид (GRP), Mus musculus (миша): Q8R1I2
Гастрин-вивільняючий пептид (GRP), Homo sapiens (людина): P07492
Stathmin, Mus musculus (миша): P54227
Stathmin, Homo sapiens (людина): P16949
Кислотно-чутливий іонний канал 1 (ASIC1a), Mus musculus (миша): Q6NXK8
Кислотно-чутливий іонний канал 1 (ASIC1a), Homo sapiens (людина): P78348

Рекомендовані білки (ISSN 1660-9824) - це електронне видання для популяризації науки швейцарською групою Swiss-Prot Швейцарського інституту біоінформатики SIB, присвячене білкам, які є в новинах новин, між 2001 і 2009 роками. Цей сайт розміщено на ExPASy.

що ми говоримо

"Звертаюся до вас [. ] з великим жалем про те, що мені більше не доведеться отримувати ці маленькі хроніки в майбутньому що мені здалося дуже цікавим. Тож дякую тобі за насолоду, яку ти давав мені всі ці роки. "

"Щиро дякую за ваш постійний потік чудових статей про білки! Я не завжди їх читав, але коли читав, завжди насолоджувався ними. Вони були написані у відданому і в той же час дотепному стилі, завдяки якому було весело їх читати. Я не біолог і часто дивуюсь чудесам біології. І в багатьох випадках ваша рубрика була джерелом такого здивування ".

Віртуальна виставка

Proteins à la Une (ISSN 1660-9824) - це електронне видання групи Swiss-Prot Швейцарського інституту біоінформатики SIB. Швейцарський інститут біоінформатики SIB надає дозвіл на копіювання або відтворення цієї статті для внутрішнього або особистого використання, якщо її зміст не змінюється. Для комерційного використання, будь ласка, зв'яжіться .