Ученые из Калифорнийского технологического института (Калифорнийский технологический институт) десять лет назад первыми начали изучение связи между нарушениями в иммунной системе и нарушениями развития нервной системы, такими как аутизм. С тех пор исследования посмертного мозга и людей с аутизмом, а также эпидемиологические исследования подтвердили корреляцию между изменениями в иммунной системе и расстройством аутистического спектра.
Однако остается без ответа, играют ли иммунные изменения причинную роль в развитии болезни или являются просто побочным эффектом. Новое исследование Калифорнийского технологического института предполагает, что определенные изменения в сверхактивной иммунной системе действительно могут способствовать аутистическому поведению у мышей, и что в некоторых случаях эта активация может быть связана с тем, что переживает развивающийся плод в утробе матери.
Результаты появятся в статье на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
"Мы давно подозревали, что иммунная система играет роль в развитии расстройства аутистического спектра," говорит Пол Паттерсон, Энн П. и Бенджамин Ф. Биаггини, профессор биологических наук в Калифорнийском технологическом институте, который руководил работой. "В наших исследованиях мышиной модели, основанной на экологическом факторе риска аутизма, мы обнаружили, что иммунная система матери является ключевым фактором в возможном аномальном поведении потомства."
Первым шагом в работе было создание мышиной модели, которая связала поведение, связанное с аутизмом, с иммунными изменениями. Несколько крупных эпидемиологических исследований, в том числе одно, которое включало отслеживание истории болезни каждого человека, родившегося в Дании в период с 1980 по 2005 год, обнаружили корреляцию между вирусной инфекцией в течение первого триместра беременности матери и более высоким риском расстройства аутистического спектра у женщин. ее ребенок. Чтобы смоделировать это на мышах, исследователи вводили беременным женщинам имитатор вируса, который вызывал тот же тип иммунного ответа, что и вирусная инфекция.
"У мышей это единичное оскорбление матери приводит к поведенческим аномалиям, связанным с аутизмом, и невропатологиям у потомства," говорит Элейн Сяо, аспирантка лаборатории Паттерсона и ведущий автор статьи PNAS.
Команда обнаружила, что у потомства проявляются основные поведенческие симптомы, связанные с расстройством аутистического спектра – повторяющееся или стереотипное поведение, снижение социальных взаимодействий и нарушение коммуникации. У мышей это выражается в таком поведении, как компульсивное закапывание шариков, помещенных в их клетку, чрезмерный уход за собой, решение проводить время в одиночестве или с игрушкой, а не взаимодействовать с новой мышью, или ультразвуковая вокализация реже или измененным способом по сравнению с типичные мыши.
Затем исследователи охарактеризовали иммунную систему потомства инфицированных матерей и обнаружили, что у потомства наблюдается ряд иммунных изменений. Некоторые из этих изменений аналогичны тем, которые наблюдаются у людей с аутизмом, включая снижение уровня регуляторных Т-клеток, которые играют ключевую роль в подавлении иммунного ответа. Взятые вместе, наблюдаемые иммунные изменения складываются в перегрузку иммунной системы, которая способствует воспалению.
"Примечательно, что мы наблюдали эти иммунные нарушения как у молодых, так и у взрослых потомков иммуноактивированных матерей," Сяо говорит. "Это говорит нам о том, что пренатальные проблемы могут иметь долгосрочные последствия для здоровья и развития."
После создания мышиной модели группа смогла проверить, влияют ли иммунные проблемы потомства на их поведение, связанное с аутизмом. В ходе показательной проверки этой гипотезы исследователи смогли исправить многие из аутистических форм поведения у потомков иммуноактивированных матерей, сделав потомству трансплантат костного мозга от типичных мышей. Нормальные стволовые клетки в трансплантированном костном мозге не только пополнили иммунную систему животных-хозяев, но и изменили их поведенческие нарушения, похожие на аутизм.
Исследователи подчеркивают, что, поскольку работа проводилась на мышах, результаты не могут быть легко экстраполированы на людей, и они определенно не предполагают, что пересадку костного мозга следует рассматривать как средство лечения аутизма. Им также еще предстоит установить, было ли это вливание стволовых клеток или сама процедура трансплантации костного мозга – в комплекте с облучением – исправила поведение.
Однако, по словам Паттерсона, результаты показывают, что нарушения иммунной системы у детей могут быть важной мишенью для инновационных иммунных манипуляций, направленных на борьбу с поведением, связанным с расстройством аутистического спектра. По его словам, исправляя эти иммунные проблемы, можно было бы исправить некоторые классические задержки в развитии, наблюдаемые при аутизме.
В будущих исследованиях исследователи планируют изучить влияние целенаправленных противовоспалительных средств на мышей, у которых проявляется поведение, связанное с аутизмом, и иммунные изменения. Они также заинтересованы в изучении желудочно-кишечных (GI) бактерий или микробиоты таких мышей. Соавтор Саркиса Мазманяна, профессора биологии Калифорнийского технологического института, показал, что кишечные бактерии тесно связаны с функцией иммунной системы. Он и Паттерсон исследуют, могут ли изменения микробиоты этих мышей также повлиять на их поведение, связанное с аутизмом.