S.5.5. ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ В МОЗГЕ

В процессах развития нервной ткани важная роль принадлежит временному режиму экспрессии генов, механизмы которого тесно связаны с процессами межтканевых и межклеточных взаимодействий.

Экспрессия специфических генов в определенные моменты времени определяет, каким будет соотношение медиаторных или гормональных продуктов в конкретный период развития, и как будут формироваться морфологические особенности мозга – его отдельные структуры и связи между ними.

Рассмотрим некоторые особенности формирования медиаторной специфичности гипоталамуса. В одной из первых работ в этой области было показано, например, что в паравентрикулярных и суп-раоптических ядрах гипоталамуса процессинг (т.е. формирование малых пептидных молекул из белков-предшественников с помощью ферментов-протеаз), обеспечивающий "наработку" окситоцина и аргинин-вазопрессина, происходит в разные сроки онтогенеза. В результате этого, начиная с определенного момента развития, нейроны названных ядер имеют четкие нейрохимические различия.

Особенности экспрессии генов в мозге исследуются в настоящее время все более интенсивно. Такие методы позволяют, с одной стороны, оценивать функциональную роль тех или иных воздействий на мозг, точнее, на его генетический аппарат. С другой стороны, нарастает число работ, в которых исследуются изменения экспрессии специфичного для нервной ткани гена при каких-либо воздействиях, например при сенсорной стимуляции, при стрессе, разрушении отделов мозга и т.п. В этом отношении можно уверенно утверждать, что рождается новый методический подход к оценке физиологического состояния мозга, сходный с методом исследования электрофизиологических процессов в нервной ткани. Наиболее полно в этом плане изучены так называемые протоонкогены, или быстрые гены раннего действия, относящиеся к семействам генов c-fos, c-jun и др.

Эти гены кодируют белки, являющиеся так называемыми факторами транскрипции, т.е. молекулами, которые определяют включение в работу отдельных генов и групп генов, или же их репрессию. Не вдаваясь в детали описания этих молекулярных событий, отметим, что гены раннего действия были первоначально описаны как факторы, способствующие или сопутствующие формированию злокачественных новообразований. Позднее было показано, что в нормальных условиях эти гены интенсивно экспрессируются в период эмбрионального и частично постэмбрионального развития. В то же время их экспрессия проявляется через очень короткий промежуток времени после некоторых физиологических, а также патологических воздействий на мозг. Примером может служить повышение экспрессии гена c-fos как реакция на развитие судорожной активности. Поскольку экспрессия этих генов оказывается, видимо, первым событием в каскаде, ведущим к изменению экспрессии генетических элементов в ряде структур мозга, то очевиден большой интерес исследователей к ним (см.: Анохин, Судаков, 1993). У крыс линии КМ, выделенной по высокой чувствительности к звуку (см.: 8.6.5.1), в период после судорожного припадка экспрессия генов этой категории оказывается сниженной.

Иммуногистохимическим методом в ткани мозга крыс выявлены специфические белковые продукты экспрессии ранних генов. Они были найдены в нейронах примерно 100 ядер и областей мозга интактной крысы (c-Jun, JunB, JunD, c-Fos, FosB, Krox-24). Был составлен своеобразный "атлас" экспрессии соответствующих ранних генов (Herdegen et al, 1995), каждый из которых имел свой "индивидуальный профиль" экспрессии в мозге. Полагают, что активация семейств таких генов определяется разными механизмами и происходит при разных физиологических состояниях мозга и организма в целом.

8.6.