Генетические изменения в разных типах клеток мозга могут совпадатьу людей с шизофренией и в старости, что может повлиять на умственные способности. Исследователи из США анализировали активность генов более чем в миллионе клеток головного мозга, полученных от 191 человека после смерти. В результате было обнаружено, что как у пациентов с шизофренией, так и у пожилых людей наблюдается уменьшенное выражение определенных генов как в нейронах, так и в астроцитах — поддерживающих клетках.
«Наука часто изучает, какие гены активируются в различных типах клеток по отдельности, — объясняет исследователь Стив Маккэрролл. — Однако клетки тесно взаимодействуют друг с другом, и эти взаимосвязи крайне важны». Ученые обнаружили, что изменения, происходящие синхронно в различных клеточных типах головного мозга, могут оказать значительное влияние на развитие шизофрении и на изменения, связанные со старением. Это новое открытие называется Программой Синаптического Нейрона и Астроцита (SNAP), которое может помочь разрабатывать новые методы лечения и профилактики этих патологий».
Для более детального изучения естественных изменений в нашем мозге МакКэрролл и его коллеги использовали секвенирование одноядерной РНК и обучили модель искусственного интеллекта для анализа активности генов в отдельных клетках. «Чтобы выявить взаимодействие между астроцитами и нейронами при шизофрении и старении, мы проанализировали тканевые образцы из большого числа людей», — сообщила нейробиолог Сабина Берретта из Института Броуда, являющаяся соавтором данного исследования вместе с МакКэрроллом.
Исследователи изучили клетки префронтальной коры у 94 человек с диагнозом шизофрении и у 97 здоровых людей в возрасте от 22 до 97 лет. Эта область мозга играет ключевую роль в различных сложных когнитивных процессах и исполнительных функциях. Результаты исследования показали, что астроциты реагируют и начинают активировать определенную группу генов SNAP, когда у нейронов увеличивается активность генов, связанных с синапсами. Стоит отметить, что эта активность была скоординирована, когда генетическая экспрессия была снижена.
Прошлые исследования показывают, что астроциты играют существенную роль в регуляции генов, ответственных за синтез холестерина, который является важным элементом для формирования синапсов в мозге. «Ученые давно знают, что нейроны и синапсы играют ключевую роль в возможности возникновения шизофрении», — поясняет Эми Линг из Института Броуда, которая является первым автором данного исследования . «Однако, посмотрев на исследование с новой точки зрения, задавая вопрос о том, какие гены динамически регулируются каждым типом клеток, ученые пришли к выводу, что астроциты, скорее всего, также играют свою роль в этом процессе».
Ученые обнаружили, что у здоровых молодых людей активность SNAP может меняться в разных направлениях, но всегда была скоординированной между астроцитами и нейронами. В пожилом возрасте, включая людей с шизофренией, уровень SNAP существенно снижается. Процесс обновления синапсов в мозге считается важным для его адаптивности.
Риск развития шизофрении связан с генами, воздействующими на работу синапсов, что также может ухудшить когнитивные функции у пожилых людей и повысить риск деменции. Надежда на разработку новых лечебных методов заключается в понимании факторов, влияющих на SNAP и его усиления, что может способствовать улучшению когнитивных функций у пациентов с шизофренией и сохранению здоровья мозга в пожилом возрасте.
Ученые Университета Квинсленда в Австралии нашлиспособ реорганизовать клеточный процесс, спровоцированный инфекцией COVID-19, который вызывает преждевременное старение мозга. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Aging.