Согласно новому исследованию тысяч посмертных образцов мозга, гены, участвующие в функционировании иммунной системы, демонстрируют атипичные паттерны экспрессии в мозге людей с определенными неврологическими и психиатрическими расстройствами, включая аутизм.
Из 1275 изученных генов иммунной системы 765 (60%) были повышены или понижены в экспрессии в мозге взрослых с одним из шести расстройств: аутизмом, шизофренией, биполярным расстройством, депрессией, болезнью Альцгеймера или болезнью Паркинсона. Эти паттерны экспрессии варьируются от случая к случаю, что предполагает наличие у каждого из них уникальных «сигнатур», — сказал ведущий исследователь Чуньюй Лю, профессор психиатрии и поведенческих наук в Северном государственном медицинском университете в Сиракузах, штат Нью-Йорк.
По словам Лю, экспрессия иммунных генов может служить маркером воспаления. Эта активация иммунной системы, особенно внутриутробно, связана с аутизмом, хотя механизм ее возникновения остается неясным.
«У меня сложилось впечатление, что иммунная система играет значительную роль в заболеваниях головного мозга, — сказал Лю. — Она играет очень важную роль».
Кристофер Коу, почетный профессор биологической психологии Университета Висконсин-Мэдисон, не принимавший участия в исследовании, сказал, что из исследования невозможно понять, играет ли активация иммунной системы роль в возникновении какого-либо заболевания или само заболевание привело к изменениям в активации иммунной системы.
Лю и его команда проанализировали уровни экспрессии 1275 иммунных генов в 2467 посмертных образцах мозга, включая образцы от 103 человек с аутизмом и 1178 контрольных образцов. Данные были получены из двух баз данных транскриптома, ArrayExpress и Gene Expression Omnibus, а также из других ранее опубликованных исследований.
Средний уровень экспрессии 275 генов в мозге пациентов с аутизмом отличается от такового в контрольной группе; в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера наблюдается 638 дифференциально экспрессирующихся генов, за ними следуют шизофрения (220), болезнь Паркинсона (97), биполярное расстройство (58) и депрессия (27).
У мужчин с аутизмом уровень экспрессии был более вариабельным, чем у женщин с аутизмом, а мозг женщин с депрессией отличался сильнее, чем мозг мужчин с депрессией. В остальных четырех условиях гендерных различий не наблюдалось.
Экспрессивные проявления аутизма больше напоминают неврологические расстройства, такие как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, чем другие психические расстройства. По определению, неврологические расстройства должны иметь известные физические особенности головного мозга, такие как характерная потеря дофаминергических нейронов при болезни Паркинсона. Исследователям еще предстоит определить эту особенность аутизма.
«Это [сходство] просто указывает на дополнительное направление для дальнейших исследований», — сказал Лю. «Возможно, однажды мы лучше поймем патологию».
При этих заболеваниях наиболее часто наблюдались изменения в двух генах: CRH и TAC1: экспрессия CRH была снижена при всех заболеваниях, кроме болезни Паркинсона, а экспрессия TAC1 — при всех заболеваниях, кроме депрессии. Оба гена влияют на активацию микроглии, иммунных клеток головного мозга.
Коу заявил, что атипичная активация микроглии может «нарушать нормальный нейрогенез и синаптогенез», аналогичным образом нарушая нейронную активность в различных условиях.
Исследование посмертных образцов ткани головного мозга, проведенное в 2018 году, показало, что гены, связанные с астроцитами и синаптической функцией, одинаково экспрессируются у людей с аутизмом, шизофренией или биполярным расстройством. Однако исследование выявило, что гены микроглии были сверхэкспрессированы только у пациентов с аутизмом.
У людей с более выраженной активацией иммунных генов может наблюдаться «нейровоспалительное заболевание», — сказал Майкл Бенрос, руководитель исследования и профессор биологической и прецизионной психиатрии Копенгагенского университета в Дании, который не принимал участия в этой работе.
«Было бы интересно попытаться выявить эти потенциальные подгруппы и предложить им более специфические методы лечения», — сказал Бенрот.
Исследование показало, что большинство изменений в экспрессии генов, наблюдаемых в образцах мозговой ткани, отсутствовали в наборах данных о паттернах экспрессии генов в образцах крови людей с тем же заболеванием. Этот «несколько неожиданный» результат демонстрирует важность изучения организации мозга, сказала Синтия Шуман, профессор психиатрии и поведенческих наук в Институте MIND при Калифорнийском университете в Дэвисе, которая не принимала участия в исследовании.
Лю и его команда создают клеточные модели, чтобы лучше понять, является ли воспаление фактором, способствующим развитию заболеваний головного мозга.
Эта статья была первоначально опубликована на Spectrum, ведущем новостном сайте, посвященном исследованиям аутизма. Ссылка на статью: https://doi.org/10.53053/UWCJ7407