«Существуют тонкие различия в отдельных генах, и эти различия обогащены наборами генов, участвующих в специфических клеточных процессах в ткани мозга людей с различными тяжелыми психическими расстройствами», — говорит Сарвен Сабунцян, доктор философии, доцент кафедры педиатр и исследователь Отделения нейровирологии развития Стэнли Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса. «Нас поразило то, что мы смогли выявить широкие функциональные совпадения, зная, что среди людей с психическими расстройствами существует большая вариабельность».«Важно показать, что общего у этих, казалось бы, несопоставимых заболеваний, не только для того, чтобы узнать о них больше, но и потому, что общие недостатки могут предложить аналогичные стратегии лечения», — говорит Миранда Дарби, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Сабунцияна и первый автор исследования.Отчет о работе был опубликован в Интернете 13 сентября в журнале «Трансляционная психиатрия».
Для исследования исследователи взяли 100 образцов тканей головного мозга доноров, собранных в Коллекции массивов Медицинского исследовательского института Стэнли (SMRI). Все образцы были взяты из гиппокампа — части мозга в форме морского конька, важной для памяти и пространственной навигации. Тридцать пять мозгов были взяты у людей с шизофренией, 33 были у людей с биполярным расстройством и 32 были у контрольной группы без психических расстройств.
Исследовательская группа также использовала 57 образцов из области внешней коры головного мозга рядом с глазом, орбитофронтальной коры, собранные Консорциумом невропатии SMRI, чтобы убедиться, что результаты в одной части мозга воспроизводятся в другой части. Тринадцать из этих образцов мозга были взяты у людей с шизофренией, 14 — с биполярным расстройством, 15 — с большой депрессией и 15 — у контрольной группы.
Из общего числа образцов головного мозга как из гиппокампа, так и из орбитофронтальной коры 57 были получены от женщин и 100 — от мужчин.
Все образцы, кроме семи, были взяты от европеоидов, а возраст доноров на момент смерти колебался от 19 до 68 лет.Исследователи извлекли и секвенировали мРНК — генетический материал, который функционирует как чертежи, созданные из ДНК и используемые клетками в качестве направляющих для построения белков — из ткани.
Исследователи сообщают, что каждый образец из гиппокампа производил в среднем 154 миллиона секвенированных битов РНК и 140 миллионов последовательностей для каждого образца мозга из орбитофронтальной коры. Затем они выровняли последовательности из каждого образца с полностью секвенированным геномом человека (версия 19) и подсчитали, сколько раз последовательность соответствовала каждому отдельному гену.
Всего в тканях гиппокампа было представлено 21 861 ген, а в тканях орбитофронтальной области коры — 20 711 генов.Исследователи идентифицировали гены, которые производят больше или меньше мРНК у людей с психическими расстройствами, чем у людей без психических расстройств. Затем они сравнили список генов, пораженных каждым расстройством, со списками генов, сгруппированных по их функциям в клетке, и определили, какие группы содержат непропорционально большое количество генов с увеличенной или уменьшенной мРНК у людей с шизофренией, биполярным расстройством и большой депрессией.
Команда сообщает, что из 1070 наборов генов 13 из этих групп изменились одинаково для всех трех психических расстройств.Из них девять групп, содержащих в общей сложности 338 генов, включали рибосомные гены, гены, ответственные за производство белков.
Подмножество из 80 этих генов, производящих белок, было в каждом из девяти наборов, и большинство из них, по словам команды, были включены или активированы на более высоких уровнях по сравнению с контролем. Например, в образцах мозга людей с биполярным расстройством 78 из этих генов были включены выше в гиппокампе, а 79 были включены выше в орбитофронтальной коре, чем в контрольной группе.
В обеих областях мозга образцы от людей с большой депрессией показали, что 78 генов оказались выше, чем в контрольной группе. У людей с шизофренией 56 генов были обнаружены в гиппокампе, а 52 — в орбитофронтальной коре головного мозга выше, чем в контрольной группе.
«Хотя нет четкой причины, по которой в мозгу людей с этими психическими расстройствами будет больше оборудования для производства белка, мы думаем, что наши результаты позволяют предположить, что это плодотворное направление исследования, — говорит Сабунчиян. Остальные четыре группы генов, общие для ткани мозга из всех трех групп людей с психическими заболеваниями, были «отвергнуты» по сравнению с контрольной группой, сообщила команда.
Два набора генов играют четкую роль в том, как нейроны мозга отправляют и получают сообщения соседним клеткам, причем один набор составляет общие гены нейронов, а другой — специфический для ГАМК, нейромедиатора, используемого в качестве фактического посредника между нейронами.Другая группа генов, как полагают, помогает управлять способами, которыми иммунная система устанавливает ответ на чужеродные — и потенциально опасные — антигены, биологические молекулы, представленные вирусом, бактерией или паразитом. Исследователи говорят, что нарушение иммунной системы является отличительной чертой, которая давно наблюдается у некоторых людей с психическими заболеваниями, особенно при шизофрении и, в меньшей степени, при биполярном расстройстве.Четвертый набор генов включал генетические компоненты, участвующие в эндоцитозе — процессе, который используется для поглощения биологических молекул за пределами клетки и их попадания внутрь.
Когда нейроны поглощают нейротрансмиттеры для повторного использования после того, как они были отправлены или получены в качестве сообщения, они используют эндоцитоз. Эндоцитоз также играет роль в процессе поглощения и уничтожения микробов иммунной системой.
Сабунсьян говорит, что исследовательская группа планирует изучить эти изменения в индуцированных плюрипотентных стволовых клетках, полученных от пациентов, которые также показывают увеличение экспрессии рибосомных генов.По данным Национального института психического здоровья, примерно у 1 процента взрослых развивается шизофрения, у примерно 2,5 процентов — биполярное расстройство, и почти у 7 процентов людей в течение жизни развивается большая депрессия.