Теперь ученые из кампуса Исследовательского института Скриппса (TSRI) во Флориде обнаружили, как мутации в конкретном гене риска аутизма изменяют основную траекторию раннего развития мозга на животных моделях.
Исследование, опубликованное в выпуске журнала Neuroscience от 15 июля, сосредоточено на гене PTEN (гомолог фосфатазы и тензина), который мутирует примерно у 20 процентов людей с расстройством аутистического спектра и увеличенными головами (макроцефалия).
В новом исследовании команда под руководством биолога Скриппса из Флориды Дэймона Пейджа обнаружила, что мутации в PTEN, которые примерно соответствуют мутации, обнаруженной в подгруппе людей с расстройством аутистического спектра, приводят к динамическим изменениям в количестве двух ключевых типов клеток, составляющих мозг. – нейроны и глия. При рождении нейронов больше, чем обычно.
Удивительно, но в зрелом возрасте количество нейронов в мозге мутантных животных практически такое же, как и в норме, а глии (которые обеспечивают поддержку нейронов) преобладают.
«В мозге взрослого человека избыток глии является основной причиной общего изменения размера мозга», – сказал Пейдж. "Это поднимает интригующую возможность того, что эта избыточная глия может, на самом деле, способствовать ненормальному развитию и функционированию мозговых цепей, когда PTEN мутирует."
Чрезмерный рост мозга, наблюдаемый у мышей с мутантами PTEN, является динамичным процессом, при этом наибольшее увеличение размера происходит при рождении и во взрослом возрасте, а наименьшее – в раннем ювенильном периоде.
Команда отметила, что этот аномальный паттерн роста, по-видимому, вызван усилением нормального процесса развития мозга, когда нейроны генерируются в избытке до рождения, а затем обрезаются программой гибели клеток (апоптоз), а глия генерируются после нейронов.
«Апоптоз – это естественное явление, которое удаляет ненужные нейроны во время нормального развития мозга», – сказал научный сотрудник Юджун Чен, первый автор исследования и сотрудник лаборатории Пейджа. "Мы находим очень поразительным то, что в мозге мышей с мутантом PTEN присутствие избыточных нейронов корректируется чрезмерным апоптозом. После этого производится лишняя глия.
В зрелом возрасте количество глиальных клеток увеличивается более чем на 20 процентов в наших моделях."
Ученые проследили эти эффекты до усиления передачи сигналов через молекулу, известную как ?-Катенин (бета-катенин).
«ПТЭН и ?-катенин – две важные молекулы, которые контролируют рост развивающегося мозга как у мышей, так и у людей », – сказал Пейдж. «Мы обнаружили, что они работают вместе в общем пути, регулируя траекторию роста мозга, контролируя количество и типы продуцируемых клеток. Хотя при экстраполяции с мышей на людей действуют предостережения, это говорит о том, что дисбаланс в этих отношениях может способствовать аномальному росту мозга в подгруппе людей с расстройством аутистического спектра."
Расстройство аутистического спектра – это расстройство нервного развития, характеризующееся социальным дефицитом и коммуникативными трудностями, повторяющимся поведением и интересами, а также задержками когнитивных функций у некоторых людей. Расстройство затрагивает примерно один процент населения; около 80 процентов диагностированных – мужчины.
Интересно, что Пейдж отметил, что, несмотря на глубокое влияние мутаций PTEN на рост мозга, мыши в значительной степени способны адаптироваться на уровне поведения, за важным исключением социального поведения и некоторых других форм поведения, связанных с расстройством аутистического спектра.
«Наши результаты исследований показывают, что это может быть процесс с множественными ударами», – сказал он. "В то время как аномальный рост создает нагрузку на развивающийся мозг, мозг прилагает все усилия, чтобы это компенсировать.
Насколько хорошо человек может адаптироваться к аномальному паттерну роста мозга, может повлиять на его результат с точки зрения поведения и познания. На способность адаптироваться, в свою очередь, могут влиять генетические факторы или факторы окружающей среды."
Работа была поддержана штатом Флорида, г-жа.
Нэнси Лурье Маркс, Фонд Саймонса (грант 360712), премия ученых-неврологов О’Киф и Братский орден орлов.