«Результаты этого исследования доказывают, что дисфункция глиальных клеток может быть основой детской шизофрении», — сказал невролог Медицинского центра Университета Рочестера (URMC) Стив Голдман, доктор медицины, доктор философии, содиректор Центра трансляционных исследований. Нейромедицина и ведущий автор исследования, которое сегодня публикуется в журнале Cell. «Неспособность этих клеток выполнять свою работу, которая заключается в том, чтобы помочь нервным клеткам строить и поддерживать здоровые и эффективные коммуникационные сети, по-видимому, является основной причиной заболевания».
Глии — это важное семейство поддерживающих клеток, обнаруженных в головном мозге, и они играют решающую роль в развитии и поддержании сложной взаимосвязанной сети нейронов мозга. Глия включает два основных типа: астроциты и олигодендроциты. Астроциты являются основными поддерживающими клетками мозга, а олигодендроциты отвечают за выработку миелина, жировой ткани, которая, подобно изоляции электрических проводов, обертывает аксоны, соединяющие различные нервные клетки.
Источником обеих этих клеток является другой тип клеток, называемый глиальными клетками-предшественниками (GPC).Астроциты выполняют в головном мозге несколько функций. Во время развития астроциты колонизируют области мозга и создают домены, в которых эти клетки помогают направлять и организовывать сеть связей между нервными клетками.
Отдельные астроциты также посылают сотни длинных волокон, которые взаимодействуют с синапсами — местом соединения аксона одного нейрона с дендритом другого. Астроциты помогают облегчить связь между нейронами в синапсах, регулируя поток глутамата и калия, что позволяет нейронам «зажигаться», когда они общаются друг с другом.В новом исследовании ученые получили клетки кожи от людей с детской шизофренией и перепрограммировали клетки для создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), которые, как и эмбриональные стволовые клетки, способны давать начало клеткам любого типа, обнаруженным в организме. . Используя процесс, впервые разработанный лабораторией Goldman, команда манипулировала iPSC для создания человеческих GPC.Затем человеческие GPC трансплантировали в мозг новорожденных мышей.
Эти клетки превзошли собственную нативную глию животного, в результате чего у мышей был мозг, состоящий из нейронов животных и человеческих GPC, олигодендроцитов и астроцитов.Исследователи заметили, что глиальные клетки человека, полученные от больных шизофренией, были крайне дисфункциональными.
Развитие олигодендроцитов задерживалось, и клетки не создавали достаточного количества миелин-продуцирующих клеток, что означает нарушение передачи сигнала между нейронами.Развитие астроцитов было таким же запоздалым, так что клетки не присутствовали, когда это было необходимо, и, таким образом, были неэффективны в управлении образованием связей между нейронами. Астроциты также не созрели должным образом, что привело к образованию деформированных клеток, которые не могли полностью поддерживать сигнальные функции окружающих их нейронов.
«Астроциты не созрели полностью, и их волокна не заполнили свои нормальные домены, что означает, что, хотя они обеспечивали контроль над одними синапсами, другие не имели покрытия», — сказала Марта Виндрем, доктор философии, из Центра трансляционной нейромедицины URMC. и первый автор исследования. «В результате нейронные сети у животных стали рассинхронизированными и нескоординированными».Исследователи также подвергли мышей серии поведенческих тестов. Они заметили, что мыши с глиальными клетками человека от людей с диагнозом шизофрения были более пугливыми, тревожными, антисоциальными и имели различные когнитивные дефициты по сравнению с мышами, которым трансплантировали глиальные клетки человека, полученные от здоровых людей.Авторы исследования отмечают, что новое исследование дает ученым основу для изучения новых методов лечения этого заболевания.
Поскольку шизофрения уникальна для людей, до сих пор возможности ученых по изучению этой болезни были ограничены. Разработанную исследователями новую модель на животных можно использовать для ускорения процесса тестирования лекарств и других методов лечения шизофрении. Исследование также выявило ряд дефектов экспрессии глиальных генов, которые, по-видимому, создают химический дисбаланс, нарушающий связь между нейронами.
Эти аномалии могут представлять собой цели для новых методов лечения.