Авторы нового исследования выяснили, как микроглия может регулировать поведение при тревоге и обсессивно-компульсивном расстройстве (ОКР). Было обнаружено, что специфические популяции микроглии, традиционно игнорируемые научным сообществом, стимулируют и подавляют это поведение, действуя, таким образом, как «тормоз» и «ускоритель». Эти новые данные открывают многообещающие возможности для таргетной терапии. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Molecular Psychiatry.
Актуальность исследования
Пандемия и ее последствия подняли тревогу на новый уровень. Но причины состояний, связанных с тревогой, включая обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР), до сих пор неясны.
В новом исследовании, проведенном учеными из Университета штата Юта (University of Utah), удалось понять важность второстепенного типа клеток мозга — микроглии — в контроле поведения, связанного с тревогой, у лабораторных мышей. Традиционно считается, что нейроны — преобладающий тип клеток мозга — контролируют поведение.
Исследователи показали, что, подобно кнопкам на игровом контроллере, определенные популяции микроглии активируют тревожное поведение и поведение при ОКР, в то время как другие подавляют их. Кроме того, микроглия взаимодействует с нейронами, чтобы вызвать поведение.
«Небольшое беспокойство — это хорошо», — комментирует лауреат Нобелевской премии Марио Капечки (Mario Capecchi), профессор генетики человека в Медицинской школе Спенсера Фокса Экклса (Spencer Fox Eccles School of Medicine) в Университете Юты и автор исследования. «Тревога мотивирует нас, подстегивает нас и дает нам дополнительный толчок, который говорит: «Я могу». Но большая доза беспокойства переполняет нас. Мы становимся психически парализованными, сердце бьется быстрее, мы потеем, и в наших умах поселяется смятение».
Недавно выявленные механизмы могут быть важны для поддержания здорового поведения в нормальных условиях. По словам Капечки, при патологических состояниях эти механизмы могут привести к изнурительному поведению.
«Эта работа уникальна и бросает вызов существующей догме о роли микроглии в мозге», — добавляет автор исследования Навин Нагаджаран (Naveen Nagajaran), генетик и нейробиолог.
Управление микроглией
Мыши с поведением, подобным ОКР, не могут сопротивляться уходу за собой. Они так сильно облизывают свое тело, что их шерсть сваливается, и на нем появляются рубцы. Ранее команда Капечки обнаружила, что мутация в гене под названием Hoxb8 заставляет мышей проявлять признаки хронического беспокойства и чрезмерно ухаживать за собой.
Неожиданно учёные определили, что источником такого поведения был тип иммунных клеток, называемый микроглией. Микроглия, составляющая всего 10% клеток головного мозга, считалась «сборщиком мусора», который избавлялся от умирающих нейронов — наиболее распространенных клеток мозга — и белков аномальной формы.
Их открытия также были одними из первых, показавших, что микроглия важна для контроля поведения путем взаимодействия со специфическими нейронными цепями. Но как микроглия выполняла эти задачи, оставалось загадкой. Чтобы узнать больше, Нагаджаран обратился к оптогенетике — методу, сочетающему лазерный свет и генную инженерию. Словно играя в видеоигру, учёный использовал лазер для стимуляции определенных популяций микроглии в мозгу.
К изумлению исследователей, они смогли включить поведение, связанное с тревогой, одним щелчком выключателя. Когда исследователи использовали лазер для стимуляции одной субпопуляции, микроглии Hoxb8, мыши стали более тревожными. Когда лазер запускал микроглию Hoxb8 в других частях мозга, мыши ухаживали за собой.
Нацеливание на микроглию Hoxb8 в еще одном месте имело несколько эффектов: тревога у мышей увеличивалась, они ухаживали за собой и замирали, что является признаком страха. Всякий раз, когда ученые выключали лазер, поведение прекращалось. Это стало для нас большим сюрпризом, — рассказывает Нагараджан.
«Традиционно считается, что только нейроны могут генерировать поведение. Текущие результаты проливают свет на второй способ, которым мозг генерирует поведение с помощью микроглии».
На самом деле, стимуляция микроглии с помощью лазера заставляла нейроны, расположенные рядом с ними, возбуждаться сильнее, что позволяет предположить, что два типа клеток взаимодействуют друг с другом, чтобы управлять различным поведением.
Дальнейшие эксперименты выявили еще один уровень контроля популяцией микроглии, не экспрессирующей Hoxb8. Одновременная стимуляция микроглии «не Hoxb8» и Hoxb8 предотвращала появление тревожности и поведения, подобного ОРК.
Эти результаты показали, что две популяции микроглии действуют как тормоз и ускоритель. Они уравновешивают друг друга в нормальных условиях и вызывают болезненное состояние, когда сигналы не сбалансированы.
Исследование показывает, что расположение и тип микроглии являются двумя характеристиками, которые, по-видимому, важны для точной настройки поведения при тревоге и ОКР. Оттуда микроглия связывается со специфическими нейронами и нейронными цепями, которые в конечном итоге контролируют поведение, добавляет Капечки.
«Мы хотим узнать больше о двусторонней связи между нейронами и микроглией», — заключил автор исследования. «Мы хотим знать, кто за это отвечает».
Определение этих взаимодействий на мышах поможет разработать терапевтические методы контроля чрезмерной тревожности у людей.
Статья по теме: Обсессивно-компульсивное и тревожные расстройства: что нужно знать
