Сходни генетични промени в два различни вида мозъчни клетки могат да допринесат за когнитивните нарушения при шизофрения и стареене.
Американски изследователи изследват генната експресия в повече от един милион мозъчни клетки, събрани от 191 донори след смъртта им. Установено е, че болните от шизофрения и възрастните хора имат сравнително намалена експресия на специфични гени както в невроните, така и в поддържащите клетки, наречени астроцити.
"Науката често се фокусира върху това какви гени експресира всеки тип клетка сам по себе си", обяснява Стив Маккарол, геномен невробиолог от Института Броуд на Масачузетския технологичен институт и Харвард.
"Тези клетъчни типове не действат като независими единици, а се координират изключително внимателно. Силата на тези връзки ни остави без дъх."
Учените наричат тези синхронизирани промени - участващи в "комуникационните центрове", наречени синапси - Програма за синаптични неврони и астроцити (SNAP). Сега, след като знаем, че SNAP съществува, може би ще успеем да разработим начини за защита на когнитивните способности и лечение на упадъка при стареене и шизофрения.
"Нашите резултати предполагат, че тези връзки между шизофренията и стареенето произтичат от общи клетъчни и молекулярни промени", пишат авторите.
За да разгледат по-внимателно как нашите мозъци естествено се променят, Маккарол и колегите му използват секвениране на РНК в едно ядро и обучават модел на изкуствен интелект, за да изследват генната активност в отделните клетки.
"За да открием координацията между астроцитите и невроните при шизофренията и стареенето, трябваше да изследваме тъканни проби от много голям брой индивиди", казва неврологът Сабина Берета от Broad Institute, съавтор на Маккарол.
Те разглеждат клетки от префронталната кора на 94 души с шизофрения и 97 без това заболяване на възраст между 22 и 97 години. Тази мозъчна област играе роля в различни сложни когнитивни процеси и изпълнителни функции.
Специалистите установяват, че когато невроните повишат активността на гените, свързани със синапсите, астроцитите се присъединяват и започват да активират експресията на специфичната група гени SNAP. Тази активност била координирана, когато експресията на гените също е намалена.
В миналото проучвания установяват, че астроцитите контролират гените, отговорни за производството на холестерол, който е от решаващо значение за изграждането на синапсите. Намаленото производство на холестерол е наблюдавано при мишки с мозъчни разстройства, които вървят ръка за ръка с когнитивен упадък и структурни промени в мозъка.
"Науката отдавна знае, че невроните и синапсите са важни за риска от шизофрения", обяснява водещият автор Еми Линг, невронен биолог в Broad Institute.
"Но като формулирахме въпроса по различен начин – т.е. какви гени динамично регулира всеки тип клетка - открихме, че вероятно и астроцитите са замесени."
Те откриват, че SNAP варира и сред здравите млади хора, като увеличава или намалява експресията си, но тя винаги е координирана както между астроцитите, така и между невроните. При много възрастни хора, включително такива със и без шизофрения, SNAP намалява значително.
Мозъкът изчиства старите синапси и формира нови, което се смята, че прави мозъка ни по-адаптивен, а изследванията свързват риска от шизофрения с гени, които допринасят за синаптичната функция.
Известно е също така, че генетичният риск от шизофрения е свързан с намаленото познание при по-възрастните хора, а наличието на шизофрения повишава шансовете на човек да развие деменция на по-късен етап от живота си.
Причините за шизофренията, подобно на много други неврологични състояния, са комплексни и неясни. Знаем обаче, че множество генетични, екологични и биологични фактори играят роля.
Дългосрочните симптоми, като халюцинации и когнитивни проблеми, често се появяват в ранна зряла възраст. Настоящите медикаменти лекуват основно халюцинациите, така че се нуждаем от лечение на другите симптоми на това изтощително разстройство.
Надеждата е, че откриването на фактори или терапии, които стимулират SNAP, може да облекчи когнитивните симптоми при пациентите с шизофрения и да помогне на хората по света да поддържат когнитивните си функции в по-напреднала възраст.
Изследователите проучват дали биполярното разстройство, депресията и други състояния имат подобни промени и планират да разгледат SNAP в повече мозъчни области.
Изследването е публикувано в Nature.
Източник: Science Alert
