Як стрес може викликати лихоманку

Психологічний стрес може викликати фізіологічні реакції, у тому числі підвищення температури тіла у багатьох видів ссавців, від гризунів до людини. Який нейронний механізм лежить в основі цього явища?

Найя Катаока, дослідник в галузі біохімії, мікробіології та біотехнології, зі співавторами описують ключову нейронну мережу при стрес-індукованій гіпертермії. Поточна робота заснована на значній спадщині дослідження, що проводилося цією самою групою у 2004 р. з метою з’ясування механізму, який міг бути тригером гіпертермії. Вчені використовували буру жирову тканину як відправну точку. Бурий жир — це такий тип «доброго» жиру, який може генерувати тепло за необхідності. Блокування активності білків β3-адренорецепторів, які багаті на бурий жир та дозволяють тканині відповідати на нейронні сигнали, приводить до послаблення стрес-індукованої гіпертермії.

У дослідженні 2004 р. вчені вводили вірусні «ретроградні маркери» у бурий щурячий жир; маркери (трасери) рухалися крізь з’єднані нейрони, що дозволяло авторам ідентифікувати ділянки мозку, з яких нейрони проєктувалися на жир. Ці результати продемонстрували, що нейрони у ділянці стовбура мозку, яка називається ростральним медулярним швом (rMR), сполучені з бурим жиром. Пізніше з’ясувалося, що дорсомедіальне ядро гіпоталамуса (DMH) є ключовою мозковою ділянкою, висхідною від rMR. Коли дослідники штучно активували шлях DMH-rMR, то виявили підвищення нейронної активності та продукування тепла у бурому жирі. З’ясувалося несподіване: активація цього шляху також підвищувала частоту серцевих скорочень та артеріальний тиск. Це дозволяє припустити, що DMH-rMR може координувати різні фізіологічні реакції протягом стресу.

У людини психологічний стрес часто індукує розуміння складних ситуацій, що, вірогідно, потребує інструкцій від ділянки кори головного мозку, залученої до когнітивних здібностей. У теперішньому дослідженні Н. Катаока та співавтори поставили за мету виявити ті ділянки кори головного мозку, які здатні надсилати зазначені інструкції до DMH. Цього разу вони також застосовували ретроградні маркери (трасери), доправлені в ін’єкційний спосіб до DMH, щоб знайти нейрони, пов’язані з нейронною схемою, що індукує теплову відповідь. Вони знайшли тільки одну маловивчену ділянку кори головного мозку, яка була сильно позначена індикатором. Ця ділянка, що зветься dorsal peduncular cortex та dorsal taenia tecta (DP/DTT), також активується у пацюків у результаті соціальної боротьби (ворожа взаємодія, коли пацюк програє іншому, домінантному пацюку).

Щоб вивчити роль цієї ділянки у реакціях на стрес, автори порушили її зв’язок із DMH у три способи. Вони блокували активність DP/DTT за допомогою хімічного інгібітору; використовували вірус, щоб вбити клітини, які проєктуються з DP/DTT на DMH; застосовували складний генетичний підхід для інгібування активності, особливо у проєкціях, де DP/D-нейрони посилають збуджувальні сигнали до DMH. Щоразу втручання зменшувало викликану стресом гіпертермію.

Навпаки, штучна активація нейронних проєкцій між двома ділянками викликала ряд реакцій, включно з  підвищенням частоти серцевих скорочень та артеріального тиску, а також виділенням тепла у бурому жирі. Дослідницька група надала докази, що нейрони DP/DTT надсилають збуджувальні сигнали до DMH, а також що проєкції з DP/DTT закінчуються поряд із клітинами DMH, які, у свою чергу, проєктуються на rMR. Зібрані разом експерименти Н. Катаока та його колег підтверджують, що схема «DP/DTT-DMH-rMR-бурий жир»  задіяна до процесу продукування тепла у відповідь на стрес.

Як інформація, пов’язана зі стресом, досягає DP/DTT? Подальші експерименти з ретроградного відстежування показали, що найпотужніший внесок для DP/DTT забезпечується таламічними ділянками середньої лінії мозку із залученням паравентрикулярних (PVT) та медіодорсальних (MD) таламічних ядер.  PVT чутливий до різних фізичних і психологічних стресів, таких як сигнали хижаків чи біль. На відміну від цього, MD взаємодіє із префронтальною корою, виступаючи в ролі посередника у здійсненні складних когнітивних функцій, таких як вивчення загальних правил, абстрагування, оцінювання та уява (у людей). Таким чином, кожний можливий фактор стресу, починаючи від фізичного болю, закінчуючи очікуваними юридичними проблемами, знайде шлях до DP/DTT. Однак залишається неясним, як різні фактори стресу кодуються у DP/DTT, а також чи може дефіцит клітин DP/DTT  бути причиною аномальних фізичних реакцій на стрес. Подальші дослідження із застосуванням електрофізіологічних або оптичних записів DP/DTT допоможуть відповісти на ці питання.

Філософ та психолог Вільям Джеймс припустив, що страх — це інтерпретація фізіологічних реакцій на небезпеку, а не навпаки. Іншими словами, замість того, щоб бігти від ведмедя, оскільки ми його боїмося, ми боїмося, тому що ми тікаємо від ведмедя. Якщо В. Джеймс має рацію, то пацюки повинні припинити боятися, якщо їх реакції на небезпеку заблоковано. Тому Н. Катаока з колегами вирішують, чи може інгібування шляху DP/DTT-DMH зменшити страх, який виявляє пацюк при зустрічі з агресивним домінантним партнером.

За нормальних умов переможена тварина триматиметься подалі від агресора для уникнення подальшої шкоди. Навпаки, наївні тварини, які раніше не потрапляли у ситуацію соціальної поразки, не демонструють жодних ознак страху та зацікавлено вивчають домінантного пацюка. Важливо, що коли автори дослідження блокували шлях DP/DTT-DMH у пацюків, які раніше були подолані, тварини поводилися як наївні пацюки.

• Lin D. (2020) How stress can cause a fever (https://www.nature.com/articles/d41586-020-00873-0).

Катерина Приходько-Дибська