«Как слишком много, так и слишком мало воды в мозгу могут быть опасными для жизни. Водный транспорт необходим для поддержания объема и функционирования мозга, поскольку он влияет на концентрацию сигнальных молекул в мозгу», — объясняет доктор Франческа Чикколини, возглавляющая исследование. группа в Междисциплинарном центре нейронаук.
Вода циркулирует между кровеносными сосудами, спинномозговой жидкостью в желудочковой системе и пространством внутри и вне клеток мозга. Он следует осмотическому градиенту, состоящему в основном из таких ионов, как ионы хлорида.
На скорость потока в значительной степени влияет наличие водных каналов в клеточной мембране, называемых белками аквапориновых каналов (AQP), которые при необходимости встраиваются в клеточную мембрану. В общем, фосфорилирование, то есть добавление фосфатной группы, белков канала AQP вызывает их удаление с клеточной мембраны и, следовательно, уменьшение поступления и оттока воды.Исследовательская группа Франчески Чикколини открыла механизм, который контролирует интеграцию определенного белка канала AQP в так называемые эпендимные клетки мозга, которые действуют как барьер между мозгом и желудочковой системой.
Этот механизм регулирует скорость потока воды между спинномозговой жидкостью и клетками мозга. Нейромедиатор гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) и рецепторы ГАМК играют решающую роль в этом механизме. «Рецепторы GABAA чрезвычайно важны в медицине в связи с их биологической функцией в качестве регуляторов активности нейронов», — объясняет Франческа Чикколини. «Модуляторы рецепторов GABAA обычно используются в качестве лекарств в широком спектре медицинских процедур, например, чтобы вызвать седативный эффект и расслабление мышц, предотвратить судороги, уменьшить беспокойство и противодействовать симптомам отмены алкоголя. Следовательно, наши результаты также указывают на риск методов лечения, которые включают использование модуляторов рецепторов GABAA и, таким образом, имеют потенциальные побочные эффекты на базовую регуляцию обмена воды в головном мозге ».
Исследователи дополнительно доказали, что недавно открытый механизм важен для удаления лишней жидкости из спинного мозга и, следовательно, может играть важную роль в лечении гидроцефальных заболеваний. «Наши открытия открывают новые возможности для регулирования содержания воды в человеческом мозге», — объясняет Чикколини. В будущих исследованиях исследователи выяснят, актуален ли этот механизм регуляции AQP и для других областей мозга.