Исследование причастности глиальных клеток к синдрому ломкой Х-хромосомы

Исследования синдрома ломкой Х-хромосомы, наиболее распространенной наследственной причины умственной отсталости, были в основном сосредоточены на том, как генетический дефект изменяет функционирование нейронов в головном мозге. Новое исследование, посвященное другому типу клеток головного мозга, глиальным клеткам, известным как астроциты, показывает, что они также повреждены генетическим дефектом и участвуют в симптомах болезни.

Ученые стремятся по-новому взглянуть на синдром ломкой Х-хромосомы после провала в 2014 году двух крупных клинических испытаний препаратов, предназначенных для лечения этого заболевания. Оба препарата являются ингибиторами нейротрансмиттерного пути, который считается сверхактивным в мозгу людей с синдромом ломкой Х-хромосомы. Новые результаты, представленные в статье, принятой для публикации в журнале «Биологическая психиатрия», могут не объяснить неспособность этих лекарств облегчить симптомы болезни, но они предполагают, что исследователям необходимо выйти за рамки нейрональных эффектов, чтобы полностью понять это.

"Клинические испытания были большим разочарованием, потому что препараты были эффективны на животных моделях синдрома ломкой Х-хромосомы. Но если вы сравните людей с мышами, в нашем мозгу будет гораздо больше астроцитов и нейронов, поэтому влияние на астроциты может быть более важным у людей," сказал И Цзо, профессор молекулярной, клеточной биологии и биологии развития Калифорнийского университета в Санта-Крус и старший автор нового исследования.

Первоначально глиальные клетки считались просто "клей" который удерживает вместе нейроны в головном мозге, но теперь известно, что они выполняют широкий спектр важных функций. Астроциты, самые многочисленные глиальные клетки, значительно превосходят количество нейронов в человеческом мозге и играют решающую роль в функциях нейронов, а также в формировании и стабильности синапсов (связи между нейронами).

Формирование синапсов

На формирование синапсов значительно влияет синдром ломкой Х-хромосомы, при этом исследования на людях и животных показали аномальное развитие "дендритные шипы," нейронные структуры, образующие синапсы. Синдром вызван генетическим дефектом на Х-хромосоме, который нарушает выработку белка, называемого хрупким белком умственной отсталости (FMRP), негативного регулятора синтеза белка, который влияет на экспрессию многих различных белков.

Цзо, чьи исследования сосредоточены на формировании синапсов во время обучения, изучил влияние FMRP на этот процесс, используя мышиную модель синдрома ломкой Х-хромосомы. FMRP обычно экспрессируется как в нейронах, так и в астроцитах. Лаборатория Цзо разработала мышей, у которых FMRP был либо выборочно удален, либо исключительно экспрессирован в астроцитах, затем проследила развитие дендритных шипов на нейронах в мозгу этих мышей и проверила их способность осваивать новые навыки.

Результаты показали, что устранение FMRP только в астроцитах приводило к аномальному развитию дендритных шипов, а также к нарушению обучения моторным навыкам. Но если FMRP экспрессировался только в астроцитах, а не в нейронах, развитие позвоночника и способность к обучению оставались ненормальными.

"FMRP необходим как в нейронах, так и в астроцитах для нормального развития синапсов," Цзо объяснил.

Исследование также показало, что потеря белка FMRP приводит к увеличению образования позвоночника в подростковом возрасте и в меньшей степени "обрезка" синапсов во время более позднего развития. В результате у взрослых мышей, лишенных FMRP, наблюдается избыток дендритных шипов, что также наблюдается у людей с синдромом ломкой Х-хромосомы.

"В будущих исследованиях мы хотим взглянуть на молекулярные механизмы, участвующие в этих наблюдениях," Цзо сказал. "Мы только начинаем осознавать важность глиальных клеток в развитии нервной системы и неврологических заболеваниях. Астроцитами очень сложно манипулировать и изучать, поэтому мы еще многого не понимаем."