Исследования выявили причину дисфункции органов при синдроме Дауна: ученые обнаружили, что перегрузка одного гена мешает периферической нервной системе.

В статье, которая будет опубликована 14 декабря в журнале Nature Communications, отслеживаются сложные биохимические сигналы, приводящие к дисфункции периферической нервной системы, обнаруживаемые у людей с синдромом Дауна.Синдром Дауна — это генетическое заболевание, характеризующееся нарушениями физического и когнитивного развития. Периферическая нервная система не играет роли в интеллектуальных способностях, но она регулирует функции органов, включая сердцебиение, артериальное давление и уровень глюкозы в крови.

Нарушение периферической нервной системы может способствовать развитию сердечных заболеваний, диабета и иммунных расстройств, связанных с синдромом Дауна.Одно из наиболее распространенных генетических заболеваний, синдром Дауна, вызывается появлением третьей копии хромосомы 21. Он появляется у одного из почти каждых 700 младенцев, рожденных в Соединенных Штатах; примерно 400 000 американцев страдают этим расстройством.Ученые, изучающие это заболевание, в основном сосредоточились на центральной нервной системе, но Рейджи Курувилла, доцент кафедры биологии Университета Джона Хопкинса, сказал, что это многое упускает.

«Был целый аспект нервной системы, который игнорировался при синдроме Дауна и, возможно, при других неврологических расстройствах», — сказал Курувилла, соавтор статьи Nature Communications, который руководит лабораторией, в которой проводилось исследование. Ведущим автором среди восьми сотрудников является Ами Патель, которая с тех пор переехала в Северо-Западный университет после получения докторской степени по биологии в Университете Джона Хопкинса.Хотя связь между синдромом Дауна — одним из наиболее распространенных генетических состояний — и заболеванием периферической нервной системы известна уже некоторое время, этот феномен не изучен на молекулярном и клеточном уровне.

Лаборатория Курувиллы исследовала этот вопрос, исследуя как мышей, сконструированных так, чтобы приблизиться к генетическому профилю человеческого синдрома Дауна, так и ткани человеческих органов от младенцев с синдромом Дауна.У мышей и в тканях поджелудочной железы и селезенки человека ученые обнаружили задержку роста периферических нервов в раннем возрасте.

Вопрос был в том, почему.Исследование было сосредоточено на факторе роста нервов, или NGF, белке, идентифицированном в 1950-х годах — два ученых, которые сделали это открытие, позже получили Нобелевскую премию, — который регулирует развитие периферической нервной системы.

Группа лаборатории Курувиллы, которая изучает периферическую нервную систему в течение многих лет, обнаружила, что обилие определенного генного продукта при синдроме Дауна тормозит действия NGF по стимулированию нервного развития.Виновником стал ген RCAN1, которого при синдроме Дауна в три раза больше, чем в нормальных хромосомах.

Этот ген регулирует белок кальциневрин, который позволяет NGF стимулировать рост нервов, а также поддерживать выживание нейронов. В модели на мышах утроение одного только RCAN1 вызывало потерю нейронов и рост нервов; уменьшение дополнительной дозы RCAN1 улучшило выживаемость нейронов и развитие нервов.

Другими словами, слишком много RCAN1 приводит к недостаточной активности кальциневрина. Недостаточная активность кальциневрина приводит к нарушению функций NGF и, как следствие, нарушению развития периферической нервной системы.

Курувилла сказала, что это открытие вызывает другие вопросы, которыми ее лаборатория планирует заниматься. Один из них — это то, как RCAN1 влияет на нейроны в части мозга, называемой базальным передним мозгом, которая также реагирует на NGF. Эта область мозга ухудшается у пациентов с болезнью Альцгеймера.

И есть вопрос о возможных методах лечения, учитывая множество заболеваний, включая сердечно-сосудистые проблемы и гипертонию, связанную с дисфункцией периферической нервной системы у людей с синдромом Дауна.«Когда вы думаете о терапевтических вмешательствах, которые могут повлиять на качество жизни, важно не игнорировать этот важный аспект нервной системы», — сказал Курувилла.

Это исследование было поддержано грантом Национального института здравоохранения NS073751 и учебным грантом NIH T32GM007231.


Новости со всего мира