Исследование на мышах показывает, что воспаление мозговых оболочек может проникать в серое вещество, способствуя прогрессированию рассеянного склероза (РС). Используя новые методы, ученые доказали переход градиента иммунных генов и воспалительных маркеров из мозговых оболочек в ткани головного мозга. Предполагается, что воспаление мозговых оболочек, обнаруживаемое при всех типах рассеянного склероза, способствует прогрессированию заболевания, включая демиелинизацию нервов, гибели новых нейритов и уменьшение объема серого вещества. Результаты исследования опубликованы в научном журнале eLife.
Новизна исследования
Это исследование представляет собой значительный шаг вперед в понимании механизмов повреждения головного мозга при рассеянном склерозе. Данное исследование помогает лучше понять механизм повреждения головного мозга при этом аутоиммунном заболевании.
Актуальность исследования
Воспаление мозговых оболочек (менингиальных оболочек) встречается при всех типах рассеянного склероза. Появляется все больше данных, свидетельствующих о том, что это воспаление играет ключевую роль в прогрессировании заболевания, включая потерю защитного покрытия нервов (демиелинизация), гибели новых нервных отростков (нейритов) и уменьшение объема серого вещества.
«Поражение серого вещества связано с инвалидизирующими симптомами рассеянного склероза, такими как когнитивная дисфункция и депрессия», — объясняет Сачин Гадани (Sachin Gadani) из Медицинской школы Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University School of Medicine), Балтимор, США, и соавтор исследования вместе с Самитрой Сингх (Saumitra Singh).
«Воспаление мозговых оболочек, по-видимому, является критическим фактором патологии серого вещества коры, но попытки беспристрастно охарактеризовать механизм были ограничены отсутствием данных с пространственным разрешением, то есть критической информации об анатомической взаимосвязи между воспалением мозговых оболочек и подлежащей мозговой тканью. Мы намеревались определить закономерности активности генов в мозговых оболочках и окружающем их сером веществе, сохраняя при этом контекст о положении этих клеток в мозге».
Материалы и методы исследования
Ученые использовали подход, называемый пространственной транскриптомикой, посредством которого измеряется характер активности генов в ткани, затем информация собирается воедино, чтобы показать характер активности генов в исходном месте.
Ученые начали с измерения активности генов в воспаленных мозговых оболочках мышиной модели рассеянного склероза по сравнению с мозговыми оболочками здоровых мышей, а затем сравнили это с экспрессией генов в окружающем сером веществе в обеих группах мышей.
Результаты исследования
Ученые обнаружили повышенную экспрессию (активацию) генов, связанных с иммунными клетками и путями, инфильтрацией иммунных клеток и специфичных для мозга иммунных клеток, называемых микроглией.
Чтобы лучше понять близость активности этого гена к менингеальной области, ученые проанализировали паттерны активности гена на пути от мозговых оболочек к таламусу. Все группы генов снижали активность по мере удаления от воспаленной менингеальной области.
Однако некоторые гены показали более постепенное снижение, особенно те, которые участвуют в иммунных процессах. Это говорит о том, что некоторая активация провоспалительных генов распространилась из менингеальной области мозга в серое вещество.
Обсуждение результатов исследования
«Это первое исследование, описывающее мышиную модель воспаления мозговых оболочек и повреждения серого вещества с использованием пространственной транскриптомики», — заявляет соавтор исследования Саумитра Сингх. «Мы предоставили общедоступный набор данных из нашей работы, который, как мы надеемся, другие смогут использовать в будущих исследованиях».
Ограничением этого исследования является то, что пространственного разрешения может быть недостаточно для точного различения мозговых оболочек и окружающего серого вещества. Кроме того, хотя авторы использовали мышинную модель, которая представлена многими патологическими признаками РС, она не полностью отражает заболевание человека, и в анализе не учитываются разные моменты времени развития РС. Несмотря на это, авторы исследования считают, что их результаты могут проложить путь для будущих исследований с использованием человеческих образцов.
«Наши результаты выявили несколько потенциальных путей развития повреждения серого вещества. Будущая работа должна быть сосредоточена на пространственной транскриптомике в образцах человека, которая благодаря достижениям в области технологий в настоящее время становится все более осуществимой», — заключает автор исследования Паван Бхаргава (Pavan Bhargava).
Авторы другого исследования объясняют, как вирус Эпштейна-Барр может вызывать рассеянный склероз