Fujita sveikatos universiteto ir Tokijo Metropoliteno medicinos mokslų instituto mokslininkai atskleidė anksčiau nepastebėtą smegenų anomalijos formą, susijusią su nerimu: pernelyg didelį hipokampo brendimą ir senėjimą – būseną, kurią jie vadina „hiperbrendimu“.
Paskelbta m Neuropsichofarmakologijatyrime buvo sistemingai tikrinami viešai prieinami omikos duomenų rinkiniai ir 17 duomenų rinkinių, apimančių 16 pelių neuropsichiatrinių sutrikimų modelius, įskaitant nerimo, depresijos, šizofrenijos ir neurodegeneracijos modelius, nustatyti hipokampo hiperbrandumo genų ekspresijos parašai.
„Nors mūsų ankstesniuose tyrimuose daugiausia dėmesio buvo skiriama neuronų nebrandumui neuropsichiatrinėmis sąlygomis, mes nustatėme, kad kai kurie modeliai parodė priešingai, rodydami genų ekspresijos profilius, rodančius pernelyg pažengusią vystymosi ir senėjimo būseną”, – sakė vyresnysis tyrimo autorius dr. Tsuyoshi Miyakawa.
Sinapsiniai keliai skatina nerimą keliančių smegenų hiperbrandumą
Tyrėjai nustatė 16 pelių modelių, pasižyminčių pernelyg sustiprintais tipinio postnatalinio vystymosi hipokampo genų ekspresijos modeliais, vadinamomis hiperbrendimo modelio pelėmis.
Kelio sodrinimo analizė atskleidė, kad genai, susiję su hiperbrandumu, buvo labai praturtinti sinapsiniais procesais, o pagrindiniai sinaptiniai genai, tokie kaip Camk2a ir Grin2b, buvo nuosekliai reguliuojami keliuose modeliuose.
Hipokampas, smegenų sritis, labai svarbi emocijoms ir atminčiai, yra žinomas dėl savo nepaprasto plastiškumo. Norėdami kiekybiškai įvertinti ląstelių brendimo laipsnį, komanda sukūrė „brendimo indeksą“, pagrįstą genų ekspresijos modeliais, ir įvertino jo ryšį su nerimą primenančiu elgesiu.
Išryškėjo teigiama koreliacija: hipokampo hiperbrendimas buvo susijęs su padidėjusiu nerimą primenančiu elgesiu, o anksčiau sukurti modeliai, kuriems būdingas hipokampo nebrandumas, buvo susiję su sumažėjusiu nerimu.
Pažymėtina, kad pelėms, kurios nuolat buvo veikiamos kortikosterono, pagrindinio streso hormono, taip pat buvo hipokampo hiperbrandumas ir padidėjęs nerimas, pabrėždamos streso indėlį į šiuos smegenų ir elgesio sutrikimus.
Šie atradimai rodo, kad hipokampo brendimo reguliavimas, nesvarbu, ar jis yra subrendęs, ar per didelis, gali turėti įtakos emociniam elgesiui dėl sinapsinių genų ekspresijos ir funkcijos pokyčių. Tačiau šiuo metu priežastinį ryšį tarp hipokampo brendimo anomalijų ir nerimo dar reikia išsiaiškinti.
Senėjimas prieš laiką
Postnatalinis vystymasis (nuo kūdikystės iki pilnametystės) ir senėjimas (nuo pilnametystės iki senatvės) yra nuolatiniai biologiniai procesai.
Tyrėjai ištyrė, ar hiperbrendusių modelių pelių genų ekspresijos profiliai labiau primena modelius, susijusius su postnataliniu vystymusi ar senėjimu. Jie nustatė, kad atskiri modeliai buvo labiau panašūs į vieną iš dviejų trajektorijų:
- Padidėjęs postnatalinis vystymasis, kaip pastebėta tokiuose modeliuose kaip serotonino transporterio (Sert) išmušimas ir senėjimą linkusios SAMP8 pelės.
- Pagreitėjęs senėjimas, kaip matyti iš modelių, įskaitant kortikosteronu gydytas peles ir tas, kurios turi lizosomų saugojimo sutrikimų.
Tolesnės ląstelių tipo specifinės analizės parodė, kad mikroglijos, astrocitai ir granulių ląstelės gali prisidėti prie su senėjimu susijusių genų ekspresijos pokyčių šiuose modeliuose.
Vertimo svarba žmonėms
Grupė taip pat išanalizavo hipokampo transkriptus iš pomirtinių pacientų, sergančių depresija, bipoliniu sutrikimu ir šizofrenija, smegenų, nustatydama dalinį sutapimą su hiperbrendimu ir senėjimu panašiais genų ekspresijos profiliais.
Nors modeliai skirtinguose duomenų rinkiniuose skyrėsi, greičiausiai dėl žmogaus sąlygų nevienalytiškumo, pastebėti pagreitinto senėjimo požymiai atitiko ankstesnius pranešimus, kad psichologinis stresas gali pagreitinti biologinį senėjimą.
„Tai rodo, kad smegenų hiperbrandumas bent jau tam tikrose populiacijose gali būti bendras daugelio psichikos sutrikimų molekulinis požymis“, – sakė pagrindinis autorius daktaras Hideo Hagihara.
„Tarp paveiktų genų yra kandidatų, kurie galėtų būti transdiagnostiniai žymenys ar net naujų gydymo būdų taikiniai.
Mechanizmai ir ateities pasekmės
„Mes dar iki galo nesuprantame bendrų molekulinių mechanizmų, dėl kurių įvairūs genetiniai ir aplinkos veiksniai lemia hiperbrandumą“, – sakė daktaras Miyakawa.
„Smegenų vystymasis ir senėjimas nėra fiksuoti ar linijiniai procesai; veikiau juos dinamiškai reguliuoja tokie veiksniai kaip neuronų aktyvumas, stresas ir uždegimas. Jei sugebėsime atskleisti šiuos mechanizmus ir atrasti būdus, kaip juos moduliuoti, galiausiai tai gali atverti duris smegenų atjauninimo strategijoms, kurios gali būti pritaikytos tiek psichikos gydymui, tiek anti-senėjimo intervencijoms.
Šis tyrimas ne tik pagilina mūsų supratimą apie psichikos sutrikimus, bet ir praplečia anti-senėjimo neurologijos sritį, pabrėždamas brendimo trajektorijų, kurios yra dinamiškai ir plastiškai reguliuojamos postmitoziniuose neuronuose, svarbą, ne tik neurodegeneraciją ar sumažėjusią suaugusiųjų neurogenezę.