Pored komunikacije sa neurotransmiterima, mozak koristi i male proteine koji se nazivaju neuropeptidi. Neuropeptidi šalju signale između neurona, radeći slično neurotransmiterima, ali sa ključnim razlikama kao što su veća veličina i sposobnost da putuju daleko od neurona koji ih proizvodi. Iako je njihova važnost široko priznata, način na koji se neuropeptidi kreću po mozgu i utiču na neurone je ostao slabo shvaćen – do sada.
Studija Salkovih naučnika objavljena u The Journal of Neuroscience 10. maja 2023. otkriva promenljivi uticaj koji neuropeptidi mogu da imaju na moždanu aktivnost i osvetljava kako mozak komunicira u mušicama – važan korak ka razumevanju osnovnih uzroka ljudskih stanja, kao što je poremećaj autističnog spektra ili poremećaji nedostatka pažnje.
„Studije su tretirale neuropeptide kao da imaju jedno poreklo i jednu metu koja daje jednostavan ishod, ali imaju daleko veći uticaj od toga“, kaže viši autor Kenta Asahina, vanredni profesor u Laboratoriji za molekularnu neurobiologiju. „Neuropeptidi mogu učiniti mnoge stvari, sa različitim i ranije neistraženim efektima koji imaju ogroman uticaj na ponašanje.“
Neuropeptidi mogu uticati na niz ponašanja, uključujući jelo, parenje i spavanje, kao i na osećaj straha ili stresa. Neki neuroni oslobađaju neuropeptide kao signalne molekule, dok drugi neuroni primaju neuropeptide preko receptora koji se nalaze na površini ćelije. Pre Salkove studije, pretpostavljalo se da neuropeptidi imaju opšti, sistemski efekat na sve neurone koji eksprimiraju odgovarajući receptor. Ali sve veći dokazi sugerišu da određeni neuropeptid može da kontroliše različita ponašanja, poput jedenja ili agresivnosti, delujući na različite moždane krugove.
U ovoj studiji, Asahin tim je želeo da ispita neuropeptid tahikinin, za koji je poznato da povećava agresiju kod mnogih životinjskih vrsta, uključujući voćne mušice, miševe, pa čak i ljude. Bili su radoznali da znaju kako tahikinin utiče na komunikaciju neurona i ponašanje životinja.
Da bi pratio tahikinin, tim je napravio molekularnu zastavu za označavanje neurona voćne mušice receptorima za tahikinin. Koristeći zastavu, tim je mogao da vizuelizuje kako je tahikinin aktivirao neke neurone, što bi moglo da stvori specifično ponašanje kod muva. Razlike u eksprimiranim receptorima, zajedno sa određenim ponašanjima, predstavljaju novi mehanizam za neuronsku komunikaciju pomoću neuropeptida.
Razlike u eksprimiranim receptorima predstavljaju često zanemaren mehanizam za neuronsku komunikaciju pomoću neuropeptida, jer jedan tip neuropeptida može aktivirati različite receptore u različitim koncentracijama.
Neuroni pokreću jedni druge da se aktiviraju poput niza domina koji padaju, a neuropeptidi pomažu tom procesu – skoro kao da svakoj domini daju dodatni pritisak. Istraživači su otkrili da tahikinin iz jednog tipa neurona specifičnog za muškarce (muve imaju neurone specifične za pol) utiče na dve odvojene nizvodne grupe neurona, koje – kao i sve domine posle prve – zavise od neuropeptidnog signala da deluje.
Prva grupa neurona je eksprimirala specifični tahikininski receptor (TkR86C) i bili su potrebni za promovisanje agresivnog ponašanja. Druga grupa neurona je eksprimirala drugu vrstu tahikinin receptora (TkR99D) i bila je aktivirana samo kada je tahikinin bio prekomerno proizveden. Tahikinin je uticao na neurone u različitim delovima mozga i neuroni su različito reagovali sa različitim koncentracijama tahikinina. Pored toga, obrasci aktivnosti u dve grupe neurona bili su povezani sa nivoima muške agresije kod voćnih mušica.
„Snimanjem mozga voćne mušice, mogli smo da vidimo dve različite podskupine neurona koji su imali receptore za neuropeptid tahikinin“, kaže Margot Vol, prva autorka rada i bivša diplomirana studentkinja istraživačica u Asahinoj laboratoriji.
„Ispostavilo se da je tahikinin signalizirao svakom receptoru u različitim delovima mozga, ali receptori su različito reagovali kada smo povećali koncentraciju tahikinina. Ovo je verovatno način da se kontroliše složeno ponašanje – poput toga kako muva odlučuje protiv koga će se boriti i sa koliko agresije – i može nam pomoći da bolje razumemo uticaj neuropeptida u mozgu.“
Nalazi naglašavaju kako neuropeptidi oslobođeni iz male grupe neurona mogu preoblikovati obrasce aktivnosti u više nizvodnih grupa neurona u mozgu muve kako bi uticali na ponašanje. Ovo otkriće takođe postavlja osnovu za buduća istraživanja o tome kako neuropeptidi utiču na složena ponašanja.
„Možda gledamo voćne mušice, ali implikacije našeg istraživanja sežu daleko od njih“, kaže Asahina. „Znamo da se neuropeptidi nalaze i u ljudskim mozgovima, i gledajući ovaj relativno jednostavan model voćne mušice možemo početi da razumemo kako neuropeptidi mogu uticati na naš sopstveni mozak – u zdravlju i u disfunkciji.“
