Сильное воспаление в раннем детстве является клинически известным фактором риска развития аутизма и шизофрении. Теперь ученые из Медицинской школы Мэрилендского университета (UMSOM) впервые обнаружили, что воспаление изменяет развитие уязвимых клеток мозга, и это может иметь механистическую связь с нарушениями нейроразвития. Это открытие может привести к разработке методов лечения многих различных расстройств нервного развития, возникающих в детском возрасте.
Используя метод одноклеточной геномики для изучения мозга детей, умерших от воспалительных заболеваний - бактериальных, вирусных инфекций или астмы - наряду с детьми, умершими в результате внезапного несчастного случая, ученые из Медицинской школы Университета Мэриленда провели исследование, которое показало, что воспаление в раннем детстве препятствует полному созреванию определенных нейронов в мозжечке. Мозжечок - это область мозга, отвечающая за двигательный контроль и высшие когнитивные функции, связанные с языком, социальными навыками и эмоциональной регуляцией.
Исследование проводили сотрудники Института геномных наук (IGS) UMSOM, факультета фармакологии и Медицинского института нейронаук Университета Мэриленда (UM-MIND). Результаты исследования опубликованы в журнале Science Translational Medicine.
Предыдущие исследования показали, что дети, родившиеся с аномалиями мозжечка, часто страдают нарушениями нейроразвития, а у животных, подвергшихся воспалению до рождения, также развиваются эти состояния.
"Мы обратили внимание на мозжечок, поскольку он является одной из первых областей мозга, в которой начинается развитие, и одной из последних, которая достигает зрелости, но остается недостаточно изученной", - сказал Сет Амент, PhD, ученый IGS и доцент кафедры психиатрии UMSOM, который руководил исследованием совместно с Маргарет Маккарти, PhD, профессором и заведующей кафедрой фармакологии Джеймса и Каролин Френкил и директором UM-MIND. "С помощью достаточно новой технологии секвенирования одноядерной РНК мы можем на клеточном уровне наблюдать изменения в мозге".
Доктор Маккарти добавила: "Подобные исследования никогда ранее не проводились в этой возрастной группе и в контексте воспаления. Экспрессия генов в головном мозге детей с воспалением была удивительно согласованной".
Исследователи изучили донорские посмертные ткани мозга 17 детей, умерших в возрасте от одного года до пяти лет: восемь - от воспалительных заболеваний и девять - от несчастных случаев. Ни у одного из доноров перед смертью не было диагностировано неврологическое заболевание. Обе группы были сходны по возрасту, полу, расовой/этнической принадлежности и времени, прошедшему с момента смерти. Эти уникальные образцы мозговой ткани собирались исследователями UMSOM в течение многих лет в Банке мозга и тканей Мэрилендского университета, являющемся хранилищем тканей НейроБиобанка NIH, а также в Мэрилендской коллекции мозга Мэрилендского центра психиатрических исследований.
Исследование показало, что наиболее уязвимыми к воспалению мозга являются два специфических, но редких типа нейронов мозжечка - нейроны Гольджи и нейроны Пуркинье. На уровне отдельных клеток эти два типа нейронов демонстрируют преждевременное нарушение созревания.
"Несмотря на свою редкость, нейроны Пуркинье и Гольджи выполняют важнейшие функции", - говорит доктор Амент. "В процессе развития нейроны Пуркинье формируют синапсы, соединяющие мозжечок с другими областями мозга, участвующими в познании или эмоциональном контроле, а нейроны Гольджи координируют связь между клетками мозжечка. Нарушение одного из этих процессов развития может объяснить, как воспаление способствует развитию таких заболеваний, как расстройства аутистического спектра и шизофрения".
Как и в случае со многими другими заболеваниями, риск развития этих расстройств обусловлен как генетикой, так и окружающей средой - в данном случае воспалением. Именно поэтому очень важно понять роль конкретных клеток в областях мозга, а также то, как они взаимодействуют с генами, влияя на работу мозга, чтобы найти методы лечения таких расстройств мозга, как аутизм и шизофрения, а также других заболеваний, включая деменцию, болезнь Паркинсона или расстройства, связанные с употреблением психоактивных веществ.
"Это исследование - одно из первых, показывающих, что изменения экспрессии генов при воспалении могут заложить основу для последующей клеточной дисфункции, такой как снижение синаптической связи или изменение энергетического метаболизма", - сказал декан UMSOM Марк Гладвин, доктор медицины. "Очень важно понять эти механизмы и изменения на клеточном уровне в процессе развития мозга в надежде на то, что когда-нибудь мы сможем разработать методы лечения нарушений нейроразвития".
Медицинская школа Университета Мэриленда, Пер.: PSYCHOL-OK.RU
