Большая группа американских нейрофизиологов под руководством специалистов из Института Броуда, Медицинской школы Гарвардского университета и Бостонской детской больницы сделали важное открытие в области изучения механизмов развития шизофрении. Ученым впервые удалось обнаружить вариант гена, который связан с развитием этого тяжелого психического заболевания.
Это открытие может привести к созданию новых лекарственных препаратов для лечения шизофрении, которые будут воздействовать на саму причину болезни. Все ныне существующие методы лечения способны бороться лишь с симптомами – галлюцинациями, бредом и т.д.
Как выяснили ученые, к развитию шизофрении приводят мутации гена, который отвечает за синтез белков так называемой системы комплимента 4 (С4). Известно, что эти белки участвуют в реализации иммунного ответа организма в ответ на вторжение чужеродных агентов. Удивительно, но как показали в своей работе авторы, этот же ген отвечает и за работу синаптического прунинга - «прополку» в головном мозге лишних синапсов. У больных шизофренией особый вариант гена С4 приводит к тому, что синаптический прунинг начинает работать слишком активно. В результате многие синапсы уничтожаются без разбора, что и приводит к развитию болезни.
Синаптический прунинг – что это?
Известно, что в процессе обучения в головном мозге формируются новые синапсы - контакты или такие «узелки» между нейронами, через которые химическим путем передается нервный импульс.
У психически здоровых людей в течение всей жизни работает механизм, который обрезает лишние синапсы – этот процесс и называется синаптическим прунингом. Если обрезается слишком мало лишних синапсов – то это может приводить, как показывают последние исследования, к развитию, например, аутизма. Если же обрезается слишком много синапсов, как оказалось, это тоже плохо: излишняя «обрезка» может приводить к развитию шизофрении.
Как искали нужный ген или поиск иголки в стоге сена
«О шизофрении впервые узнали больше ста лет назад, и тем не менее, многие биологические механизмы развития этой болезни остаются неизвестными. Теперь, когда геном человека расшифрован, это открывает абсолютно новые возможности для изучения молекулярно-генетических механизмов ее развития», - говорит ведущий автор исследования Стивен Маккеролл (Steven McCarroll ).
В 2014 году группа под руководством Маккеролла обнаружила более ста участков в геноме человека, изменения в которых могут быть связаны с риском развития шизофрении. Но тогда оставалось непонятным, какие гены могут быть включены в этот процесс.
Тогда ученые приступили к изучению генома более ста тысяч человек из 30-ти различных стран. Они получили неожиданные данные: анализ показал, что гены, связанные с риском развития шизофрении, находятся на 6 хромосоме. Известно, что работа этой хромосомы связана во многом с организацией иммунного ответа организма на инфекционные заболевания. Но нужный ген опять не был найден.
Тогда авторы разработали даже специальную методику. И, в конце концов, обнаружили ген, который отвечает за синтез белков системы комплимента 4. Этот ген, как объясняет Маккэрролл, отличается большой вариабельностью: у разных людей он представлен разным числом копий и разными типами. На изучении вариаций этого гена у психически здоровых людей и у больных шизофренией ученые и решили сконцентрироваться. Для этого они изучили его вариации у 65 тысяч людей с шизофренией и без. А потом исследовали его работу на мозге 700 умерших людей.
В результате они обнаружили, что у людей с особым вариантом гена, кодирующего белки системы комплимента 4, был значительно выше риск развития шизофрении. Но дальше возник вопрос – почему? Какая связь между белками, отвечающими за иммунный ответ и психическим заболеванием?
Как это ни удивительно, но как показало исследование, те же самые белки участвуют и в процессе синаптического прунинга. А особый вариант гена, который эти белки кодирует, приводит к тому, что синаптический прунинг активизируется, что приводит к «обрезке» многих нужных синапсов и развитию шизофрении.
Как говорят авторы, их открытие дает ответ на вопрос, почему у больных шизофренией часто кора больших полушарий (ее работа отвечает за умственную деятельность) тоньше, чем у здоровых людей: все дело в том, что у них меньше синапсов из-за излишней «обрезки».
Еще один важный вопрос, на который открытие дает ответ: почему симптомы шизофрении проявляются обычно в подростковом возрасте: ведь как раз в этом возрасте в мозге активно идет процесс синаптического прунинга.
«Конечно, наше исследование - это только первый шаг. Пока мы еще очень далеко до создания новых лекарственных препаратов для лечения шизофрении. Но мы очень надеемся, что на основе наших результатов однажды будет найдено лекарство, которое позволит правильно настроить синаптический прунинг и избавить человека от риска развития шизофрении», - говорит одна из авторов исследования известный нейрофизиолог Бет Стивенс (Beth Stevens).
О результатах своего исследования авторы сообщают в свежем выпуске журнала Nature.
