Исследование, опубликованное 3 февраля 2020 г. в журнале «Nature Neuroscience«, показало, что у некоторых людей с РАС наблюдается клеточная аномалия, которая ухудшает выработку миелина, жирового вещества, которое создает изолирующую оболочку вокруг нервных волокон в мозге. И что это нарушение «миелинизации» связано с расстройством аутистического спектра.
«Это может быть серьезным изменением в нашем понимании того, что приводит к расстройству мозга», — сказал Даниэль Р. Вайнбергер, доктор медицинских наук, генеральный директор Института развития мозга им. Либера в медицинском кампусе Джона Хопкинса. «Мы активно тестируем препараты, которые могут исправить эту аномалию на экспериментальных моделях».
Брэди Махер, доктор наук, ведущий сотрудник Института развития мозга Либера (LIBD), сказал, что, пытаясь понять коренные причины РАС, большинство исследователей сосредоточилось на потенциальных проблемах с нейронами, основными клетками головного мозга. Но это новое исследование указывает на то, что проблемы с миелиновой оболочкой — электроизолирующей оболочкой, покрывающая аксоны многих нейронов, которая имеет решающее значение для изоляции нервных волокон — может быть недооцененным механизмом.
У команды было две цели. Первая цель состояла в том, чтобы «рассмотреть несколько фундаментальных вопросов о значимости моделей на животных для изучения человеческого аутистического спектра», а вторая — определить общую патофизиологию, которая связывает спектр РАС ».
Чтобы сделать это, команда обратилась к своему предыдущему исследованию синдрома Питта-Хопкинса (PTHS) , редкого расстройства нервного развития, которое представляет собой синдромную форму РАС, вызванную мутациями в гене TCF4, но не TCF7L2 гена. Анализ дифференциально экспрессированных генов (DegS) выделил дисрегуляцию олигодендроцитов, которые мы подтвердили в двух дополнительных мышиных моделях синдромного РАС ( PTEN m3m4 / m3m4 и MeCP2 tm1.1Bird).
Модели мышей PTHS показали клеточно-автономное снижение числа олигодендроцитов и миелинизации, функционально подтверждая транскрипционные подписи олигодендроцитов. Мы также интегрировали модель DEGs мыши с синдромом Питта-Хопкинса в данные по секвенированию РНК в головном мозге идиопатического человека с РАС и обнаружили значительное увеличение перекрывающихся DEG и общих путей, связанных с миелинизацией. Примечательно, что DEG из моделей синдромальных мышей с РАС и сниженное количество деконволюции олигодендроцитов отличали случаи идиопатического РАС у человека от контрольной группы из трех посмертных наборов данных мозга. Эти результаты указывают на нарушения в биологии олигодендроцитов как на клеточный механизм в патологии РАС.
Другими словами, они выполнили транскриптомный анализ семи независимых моделей на мышах, охватывающих три синдромальные формы РАС, полученные в пяти лабораториях. Затем они оценили нерегулируемые гены и их пути в мозге от умерших людей с РАС и нейротипическими контролями.
Эти межвидовые анализы сходились на выявлении генетической аномалии, которая нарушает функцию клеток, контролирующих выработку миелина, называемых олигодендроцитами.
«Миелинизация необходима для здорового развития мозга, это процесс, который начинается непосредственно перед родами и продолжается в течение всей жизни. В случае нарушения, это приводит к аномальному развитию мозга, что, вероятно, приводит к проблемам общения и поведения, связанным с РАС », — сказал Махер.
Затем исследователи изучили другие модели мышей с РАС, вызванные различными мутациями, связанными с аутизмом, и нашли последовательные доказательства аномалий в олигодендроцитах. Примечательно, что в коллекции донорских тканей головного мозга от умерших людей с РАС, у которых не было синдрома Питта-Хопкинса, но они имели более распространенные формы РАС, они наблюдали ту же аномалию: проблемы с олигодендроцитами, которые нарушают выработку миелина, но такие проблемы не были обнаружены в мозге пациентов без РАС.
«Похоже, что у многих людей с РАС, их олигодендроциты не созревают в достаточной степени или не функционируют должным образом», — сказал Махер. «Это говорит о том, что они не производят достаточное количество миелиновой изоляции для своих нейронов, что может серьезно нарушить развитие мозга и электрическую связь в мозге».
Он отметил, что предыдущие исследования показали, что у людей с РАС наблюдается уменьшение толщины миелина в определенных областях мозга. Последние данные, в дополнение к его собственным, свидетельствуют о том, что люди с РАС имеют меньше олигодендроцитов. Но Махер сказал, что предыдущие исследования не связывали концы — что у людей с РАС, по-видимому, существует основной биологический процесс, ограничивающий способность олигодендроцитов продуцировать миелин, необходимый для правильного развития. И этот дефицит может быть ключевым источником неврологических проблем, наблюдаемых у людей с этим расстройством.
Кроме того, он сказал, что с учетом различных факторов, влияющих на выработку миелина в клетках олигодендроцитами, дефекты миелинизации могут значительно различаться в отдельных случаях РАС, что соответствует разнице в выраженности симптомов по всему спектру аутизма.
Махер сказал, что он и его коллеги из Института Либера сейчас испытывают соединения, которые могут усиливать миелинизацию в мозге. «Поскольку миелинизация — это процесс, происходящий на протяжении всей жизни, она предоставляет уникальную терапевтическую возможность, которую мы можем использовать на протяжении всей жизни человека. В связи с этим мы стремимся увидеть, может ли улучшение миелинизации у этих мышей улучшить их поведение, связанное с РАС », — сказал он. «Многообещающие препараты будут рассмотрены в новых клинических исследованиях».
Phan, B.N., Bohlen, J.F., Davis, B.A. et al. A myelin-related transcriptomic profile is shared by Pitt–Hopkins syndrome models and human autism spectrum disorder. Nat Neurosci (2020). https://doi.org/10.1038/s41593-019-0578-x
