Статья подготовлена изданием Лаборант - журнал об аналитической химии. Подписывайтесь так же на наш телеграм-канал о научных новостях Генетика и Геномика.
Нейроразвивающее заболевание синдром Ретта обычно вызывается мутациями в гене MECP2, который находится на Х-хромосоме. Пациенты теряют координацию, подвижность, а также способность говорить и использовать руки, наряду с другими проблемами. Ученые обнаружили, что мутации в MECP2 могут оказывать различное воздействие в зависимости от типа клеток мозга, в которых экспрессируется мутировавший ген MECP2. Исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, может изменить представление о синдроме Ретта и возможных терапевтических подходах к нему.
В этой работе исследователи сосредоточились на том, как мутации MECP2 влияют на митохондрии, энергетические органеллы клетки, в нейронах и другом типе клеток мозга, называемых астроцитами. Предыдущие исследования связывали дисфункцию митохондрий с синдромом Ретта; данная исследовательская группа также показала, что митохондрии в астроцитах особенно нарушены.
Ученые культивировали астроциты, полученные из стволовых клеток, а также церебральные органоиды, которые представляют собой трехмерные, миниатюрные и упрощенные версии человеческих мозгов. Они пытались получить более точное представление о том, что происходит при синдроме Ретта в человеческом мозге, а не в мозге животных.
Эти эксперименты показали, что астроциты с мутациями Ретта также имеют деформированные митохондрии. Вместо здоровых, длинных овалов, митохондрии были короткими кругами. Дополнительные исследования показали, что эти круглые митохондрии находились в стрессе и не вырабатывали столько энергии, сколько должны были.
Недостаток энергии вызывал вторичные эффекты в астроцитах; митохондрии были дефицитны в некоторых важных белках, из-за чего они плохо функционировали. Митохондрии не генерировали достаточно энергии для питания клеток, поэтому они разлагали белки на аминокислоты, чтобы компенсировать недостаток белков. Токсичные побочные продукты митохондриального метаболизма, или активные формы кислорода, также накапливались в астроцитах. Эти аномальные митохондрии, по-видимому, заставляли астроциты увеличивать активность митохондриальных генов.
Эти выводы резко контрастировали с тем, что наблюдалось в нейронах; серьезная дисфункция не была обнаружена в митохондриях нейронов. Однако нейроны зависят от астроцитов для поддержки и иногда даже забирают митохондрии у астроцитов.
Это исследование также показало, что нейроны поглощают больше дисфункциональных митохондрий у астроцитов, пораженных синдромом Ретта, чем у непораженных астроцитов. Таким образом, хотя митохондрии нейронов могут не быть непосредственно поражены, нейроны все равно страдают от дисфункциональных митохондрий, вызывающих проблемы. Нейроны с этими аномальными митохондриями оказались гипервозбудимыми и токсичными. Даже когда нейроны не несли мутацию MECP2, эти эффекты наблюдались при их культивировании с астроцитами Ретта.
"Это показывает, что для понимания синдрома Ретта нам нужно смотреть не только на то, что происходит в нейронах, но и на другие типы клеток", - сказала первый автор исследования Даниэль Томаселло, доктор философии, постдокторант в лаборатории члена-основателя Института Уайтхеда Рудольфа Йэниша.
Эти новые инсайты могут открыть новые пути лечения.
Источники: Институт биомедицинских исследований Уайтхеда, Scientific Reports
Статья подготовлена изданием Лаборант - журнал об аналитической химии. Подписывайтесь так же на наш телеграм-канал о научных новостях Генетика и Геномика.