Photo by Frames For Your Heart on Unsplash

Шизофрения и старение имеют общую основу

Исследователи из Института Брода Массачусетского технологического института, Гарвардской медицинской школы и больницы Маклина обнаружили поразительно схожий набор изменений в активности генов в ткани головного мозга у людей с шизофренией и у пожилых людей. Эти изменения предполагают общую биологическую основу когнитивных нарушений, часто наблюдаемых у людей с шизофренией и у пожилых людей.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые описывают, как они проанализировали экспрессию генов в более чем миллионе отдельных клеток из посмертной мозговой ткани 191 человека. Они обнаружили, что у людей с шизофренией и у пожилых людей без шизофрении два типа клеток головного мозга, называемых астроцитами и нейронами, снижают экспрессию генов, которые поддерживают соединения между нейронами, называемые синапсами, по сравнению со здоровыми или молодыми людьми.

Они также обнаружили тесно синхронизированные изменения экспрессии генов в двух типах клеток: когда нейроны снижали экспрессию определенных генов, связанных с синапсами, астроциты аналогичным образом изменяли экспрессию определенного набора генов, которые поддерживают синапсы.

Команда назвала этот скоординированный набор изменений Программой синаптических нейронов и астроцитов (Synaptic Neuron and Astrocyte Program – SNAP).

Даже у здоровых молодых людей экспрессия генов SNAP всегда скоординированно увеличивалась или уменьшалась в нейронах и астроцитах.

“Наука часто фокусируется на том, какие гены самостоятельно экспрессирует каждый тип клеток”, – говорит Стив МакКэрролл, соавтор исследования и сотрудник Института Брода. “Но мозговая ткань многих людей и анализ этих данных с помощью машинного обучения помогли нам распознать более крупную систему. Эти типы клеток не действуют как независимые сущности, но имеют действительно тесную координацию. Сила этих взаимосвязей захватывает дух”.

Шизофрения хорошо известна тем, что вызывает галлюцинации и бред, которые можно, по крайней мере частично, лечить с помощью лекарств. Но она также вызывает изнурительное снижение когнитивных функций, которое не поддается эффективному лечению и также часто встречается при старении. Новые результаты показывают, что когнитивные изменения в обоих случаях могут быть связаны с аналогичными клеточными и молекулярными изменениями в головном мозге.

“Чтобы обнаружить координацию между астроцитами и нейронами при шизофрении и старении, нам нужно было изучить образцы тканей у очень большого числа людей”, – говорит Сабина Берретта, соавтор исследования, доцент Гарвардской медицинской школы и исследователь в области психических расстройств.

“Мы выражаем благодарность всем донорам, которые решили пожертвовать свой мозг для исследований, чтобы помочь другим людям, страдающим оот заболеваний головного мозга, и которым мы хотели бы посвятить эту работу”.

МакКэрролл также является директором отдела геномной нейробиологии Центра психиатрических исследований Брода Стэнли и профессором Гарвардской медицинской школы.  Берретта также возглавляет Гарвардский центр ресурсов тканей головного мозга (HBTRC), который предоставил ткани для исследования.

Понимание программы SNAP

Мозг работает в значительной степени потому, что нейроны соединяются с другими нейронами в синапсах, где они передают друг другу сигналы. Мозг постоянно формирует новые синапсы и удаляет старые. Ученые считают, что новые синапсы помогают нашему мозгу оставаться гибким, и исследования, включая предыдущие работы ученых из лаборатории МакКэрролла и международных консорциумов, показали, что многие генетические факторы, связанные с шизофренией, включают гены, которые способствуют функционированию синапсов.

В новом исследовании МакКэрролл, Берретта и коллеги использовали секвенирование одноядерной РНК, которое измеряет экспрессию генов в отдельных клетках, чтобы лучше понять, как мозг естественным образом отличается у разных людей. Они проанализировали 1,2 миллиона клеток у 94 человек с шизофренией и 97 без нее.

Они обнаружили, что когда нейроны усиливают экспрессию генов, кодирующих части синапсов, астроциты увеличивают экспрессию определенного набора генов, участвующих в синаптической функции.

Эти гены, составляющие программу SNAP, включали многие ранее идентифицированные факторы риска развития шизофрении.

Анализ команды показал, что как нейроны, так и астроциты формируют генетическую уязвимость к этому заболеванию.

“Науке давно известно, что нейроны и синапсы играют важную роль в риске развития шизофрении, но, поставив вопрос по-другому – задавшись вопросом, какие гены динамически регулирует каждый тип клеток, – мы обнаружили, что астроциты, вероятно, вовлечены тоже”, – говорит Линг.

К своему удивлению, исследователи также обнаружили, что SNAP сильно различается даже у людей без шизофрении, что позволяет предположить, что SNAP может быть вовлечен в когнитивные различия у здоровых людей. Во многом эти различия объяснялись возрастом; SNAP существенно снизился у многих, но не у всех, пожилых людей, включая людей с шизофренией и без нее.

МакКэрролл говорит, что, лучше понимая SNAP, он надеется, что можно будет выявить жизненные факторы, которые положительно влияют на SNAP, и разработать лекарства, которые помогают стимулировать SNAP при когнитивных нарушениях, связанных с шизофренией, или дают людям возможность сохранять когнитивную гибкость с возрастом.

В настоящее время МакКэрролл, Берретта и их команда работают над тем, чтобы понять, присутствуют ли эти изменения при других состояниях, например, при биполярном расстройстве и депрессии. Они также стремятся выяснить, в какой степени SNAP проявляется в других областях мозга, и как SNAP влияет на обучаемость и когнитивную гибкость.

Поделиться ссылкой

About Андрей Гаврилов

Психолог, автор и создатель этого сайта

Check Also

Дисбаланс в мозге у женщин при тревожности

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Development Cognitive Neuroscience, предоставило важную информацию о развитии тревожности у …

Как токсический стресс связан со здоровьем

COVID-19 научил большинство людей тому, что грань между переносимым и токсическим стрессом, приводящая к заболеванию, …