Тяжелое воспаление в раннем детстве является клинически известным фактором риска развития аутизма и шизофрении. Теперь ученые из Медицинской школы Университета Мэриленда (University of Maryland School of Medicine, UMSOM) впервые обнаружили, что воспаление изменяет развитие уязвимых клеток головного мозга, что может иметь механистическую связь с нарушениями нервного развития. Данное открытие может привести к разработке методов лечения многих различных нарушений нервного развития, возникающих в детстве.
Используя одноклеточную геномику для изучения мозга детей, умерших от воспалительных заболеваний, таких как бактериальные или вирусные инфекции или астма, а также тех, кто умер 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, ответственная за двигательный контроль и высшие когнитивные функции, связанные с речью, социальными навыками и эмоциональной регуляцией.
Исследование провели преподаватели Института геномных наук UMSOM, кафедры фармакологии и Медицинского института нейронаук Университета Мэриленда (UM-MIND). Исследование было опубликовано в научном журнале Science Translational Medicine.
Предыдущие исследования показали, что дети, рожденные с аномалиями мозжечка, часто страдают от нарушений нервного развития, а у животных моделей, подвергшихся воспалению до рождения, также развиваются эти состояния.
«Мы изучали мозжечок, потому что это одна из первых областей мозга, которая начинает развиваться, и одна из последних, достигших своей зрелости, но она остается недостаточно изученной», — комментирует Сет Амент (Seth Ament), научный сотрудник кафедры психиатрии UMSOM.
«Благодаря довольно новой технологии секвенирования одноядерной РНК мы можем взглянуть на клеточный уровень и увидеть изменения в мозге».
Доктор отметил: «Это никогда раньше не делалось в этой возрастной группе и в контексте воспаления. Экспрессия генов в мозжечке детей с воспалением была удивительно последовательной».
Ученые исследовали посмертные ткани головного мозга 17 детей, умерших в возрасте от одного до пяти лет: восемь от воспалительных заболеваний и девять от несчастных случаев. Ни у одного из доноров до смерти не было диагностировано неврологическое расстройство. Обе группы были схожи по возрасту, полу, расе/этнической принадлежности и времени, прошедшему после смерти.
Эти уникальные образцы тканей головного мозга собирались в течение многих лет исследователями UMSOM в Банке мозга и тканей Университета Мэриленда.
Исследование показало, что два специфических, но редких типа нейронов мозжечка наиболее уязвимы к воспалению головного мозга — нейроны Гольджи и Пуркинье. На уровне отдельных клеток у этих двух типов нейронов наблюдалось преждевременное нарушение их созревания.
«Хотя нейроны Пуркинье и Гольджи встречаются редко, они выполняют критически важные функции», — дополняет доктор Амент. «Во время развития нейроны Пуркинье образуют синапсы, соединяющие мозжечок с другими областями мозга, участвующими в познании или эмоциональном контроле, в то время как нейроны Гольджи координируют связь между клетками внутри мозжечка. Нарушение любого из этих процессов развития может объяснить, как воспаление способствует развитию таких состояний, как расстройства аутистического спектра (РАС) и шизофрения».
Как и в случае со многими заболеваниями, риску развития этих патологий, вероятно, способствует как генетика, так и факторы окружающей среды (в данном случае воспаление). Вот почему крайне важно понимать роль конкретных клеток в областях мозга, а также то, как они взаимодействуют с генами, влияя на функцию мозга, чтобы найти методы лечения расстройств головного мозга, таких как РАС и шизофрения, а также других, включая деменцию, болезнь Паркинсона или расстройства, связанные с употреблением психоактивных веществ.
«Это исследование является одним из первых, которое показывает, что изменения экспрессии генов во время воспаления могут создать основу для более поздней клеточной дисфункции, такой как снижение синаптических связей или изменение энергетического метаболизма», — заключает Марк Гладвин (Mark Gladwin).
«Очень важно понять эти механизмы и изменения на клеточном уровне во время развития мозга в надежде, что когда-нибудь мы сможем разработать методы лечения нарушений нервного развития».
Авторы другого исследования утверждают, что глютен вызывает воспаление головного мозга.