Новости

Как известно, клетки «общаются» между собой посредством пульсирующих сигналов-импульсов, передавая информацию через разную частоту и амплитуду пульсации. Однако вопрос, как именно клетки расшифровывают поступающую к ним информацию, до сих пор оставался без ответа. Недавнее исследование с использованием математической модели смогло приоткрыть завесу этой тайны. Его результаты были опубликованы в Journal of the Royal Society Interface в июне 2011 года.

Доктор Красимира Цанева-Атанасова (Krasimira Tsaneva-Atanasova), лектор из Департамента инженерной математики (Department of Engineering Mathematics), и Крейг МакЭрдл (Craig McArdle), профессор молекулярной фармакологии в Школе клинических наук (School of Clinical Sciences) заинтересовались, как именно мозг контролирует репродуктивную функцию человека. Как мы знаем, гипоталамус секретирует белковый гормон (гонадотропинрилизинг-гормон, или ГНПГ), который стимулирует гипофиз к выработке двух гонадотропных гормонов — лютеинизирующего (ЛГ) и фолликулостимулирующего (ФСГ). Оба этих гормона, в свою очередь, контролируют созревание яйцеклетки и выработку половых стероидных гормонов. Секреция ГНПГ происходит импульсно — в течение нескольких минут каждые полчаса, и этот процесс длится до 8 часов. И именно от частоты секреции ГНПГ зависит его эффект. Средний ритм секреции ГНПГ контролирует циклический процесс овуляции у женщин, однако если частота секреции слишком понижается или слишком возрастает, выработка половых гормонов резко снижается, приводя к состоянию так называемой «химической кастрации».

Многие годы считалось, что причина такой взаимосвязи гормонов состоит в отрицательной обратной связи: слишком большое количество ФСГ и ЛГ подавляет секрецию ГНПГ, а их недостаток — снова ее запускает. Однако профессору МакЭрдлу удалось доказать, что это не так. В своих экспериментах на культурах клеток ученые наблюдали за воздействием ГНПГ на белки двух клеточных сигнальных путей — киназы ERK и фактора NFAT. Изменение частоты секреции ГНПГ не создавало в эксперименте никакой отрицательной обратной связи. Тогда доктор Цанева-Атанасова разработала математическую модель для пульсирующей секреции ГНПГ на основе результатов этого эксперимента. В результате ученые обнаружили, что оба сигнальных пути сходятся на особых гормональных генах-промоутерах гипофиза, запускающих синтез ЛГ и ФСГ. А этот синтез запускается только при определенной частоте секреции ГНПГ.

По словам ученых, лучшее понимание процесса контроля синтеза гормонов в этой системе может помочь в разработке новых препаратов для лечения бесплодия и гормон-зависимого рака, а также понять принцип «общения» клеток других систем организма. Эта работа также показала, насколько плодотворным может быть сотрудничество биомедиков и математиков.

Ссылки по теме:

- Journal of the Royal Society Interface, 15.06.2011

Ученые увидели «разговор» клеток - 19.07.2011

Фото © shutterstock.com