Как нарушение работы одного гена в головном мозге может вызвать серьезные когнитивные нарушения, связанные с синдромом Ангельмана, нейрогенетическим расстройством?? Исследователи из Университета Северной Каролины из Медицинской школы Чапел-Хилл и Университета Дьюка теперь считают, что у них есть ответ: нарушение пластичности мозга.
"Когда у нас есть опыт, связи между клетками мозга видоизменяются, чтобы мы могли учиться," сказал Бенджамин Филпот, доктор философии.D., профессор клеточной и молекулярной физиологии в UNC и старший автор исследования, опубликованного 10 мая в журнале Nature Neuroscience. "Усиливая и ослабляя соответствующие связи между клетками мозга – процесс, называемый «синаптической пластичностью», мы можем постоянно учиться и адаптироваться к постоянно меняющейся среде."
Синдром Ангельмана встречается у каждого 15 000 живорождений. Наиболее частым генетическим дефектом синдрома является отсутствие экспрессии гена UBE3A на хромосоме 15. Синдром часто ошибочно принимают за церебральный паралич или аутизм. Характеристики синдрома включают задержку интеллекта и развития, тяжелую умственную отсталость, отсутствие речи (минимальное использование слов или отсутствие слов), судороги, нарушение сна, хлопанье руками и нарушения моторики и равновесия.
Филпот и его соавторы изучили мышиную модель синдрома Ангельмана. У этих мышей ген UBE3A функционально недостаточен. Исследование показало, что клетки мозга мышей не обладают способностью соответствующим образом укреплять или ослаблять свои связи в неокортексе, области мозга, которая важна для когнитивных способностей.
"Если бы клетки мозга не могли изменять свои связи с новым опытом, у нас были бы трудности с обучением," сказал Майкл Элерс, M.D., Ph.D., профессор нейробиологии Duke и соавтор исследования. "Мы обнаружили, что определенная форма пластичности мозга серьезно нарушена в мышиной модели синдрома Ангельмана, и это не позволяет цепям мозга кодировать информацию, полученную с помощью сенсорного опыта. Вдобавок есть захватывающая возможность, что обнаруженный нами дефект может быть более общим признаком других нарушений развития мозга, включая аутизм."
Неспособность клеток мозга кодировать информацию из опыта в модели синдрома Ангельмана предполагает, что это является основой трудностей в обучении у этих пациентов.
"На моделях умственной отсталости сложно изучить, как переживания приводят к изменениям в мозге," сказал Кодзи Яширо, доктор философии, бывший аспирант лаборатории Филпота и ведущий автор исследования, ныне ученый из Urogenix, Inc. в парке Research Triangle, Северная Каролина. "Вместо изучения сложной модели обучения мы изучали, как связи между клетками мозга изменяются в визуальных областях мышей, подвергающихся воздействию света или находящихся в темноте. Этот подход показал, что клетки мозга нормальных мышей могут изменять свои связи в ответ на изменения визуального восприятия, в то время как клетки мозга мышей модели синдрома Ангельмана не могут."
Неожиданным открытием стало то, что пластичность клеточных связей может быть восстановлена в визуальных областях мозга после коротких периодов зрительной депривации. Филпот сказал, что наблюдение, что дефект мозга можно исправить "очень обнадеживает, так как предполагает, что существуют жизнеспособные поведенческие или фармакологические методы лечения."
"Показывая, что пластичность мозга может быть восстановлена у мышей с модельным синдромом Ангельмана, наши результаты показывают, что клетки мозга у пациентов с синдромом Ангельмана сохраняют скрытую способность выражать пластичность. Сейчас мы сотрудничаем, чтобы найти способ задействовать эту скрытую пластичность, поскольку это могло бы предложить лечение или даже лекарство от синдрома Ангельмана," сказал Филпот.
Филпот добавлен, "Этот же экспериментальный подход может также показать, как клетки мозга кодируют информацию, полученную при других связанных расстройствах, таких как аутизм, и может предоставить модель для поиска способов лечения различных расстройств нервного развития."
Источник: Школа медицины Университета Северной Каролины