Ученые установили, что 93% липидов в тканях головного мозга по-разному распределяются в белом и сером веществе, подкорке, зрительной и моторной коре, а также в префронтальной коре, отвечающей за принятие решений, социальное поведение и другие функции.
Аномалии в липидоме головного мозга, как правило, возникают при психических и когнитивных расстройствах, поэтому картирование этих молекул должно помочь получить больше информации о заболевании. Исследование опубликовано в научном журнале Nature Communications.
Липиды, основной компонент ткани головного мозга, представляют собой жировые соединения, которые составляют 35–40% всех молекул в телах клеток серого вещества и до 78% миелиновых оболочек аксонов в белом веществе. Липиды тканей головного мозга весьма разнообразны и включают в себя холестерин, фосфорсодержащие соединения, такие как фосфолипиды и сфинголипиды, и другие молекулы.
Поскольку липиды участвуют в метаболизме и росте нейронов, доставке сигналов между клетками и контроле воспалительных процессов, нарушения в составе липидома связывают с когнитивными расстройствами, такими как аутизм, шизофрения и болезнь Альцгеймера.
Однако взаимосвязь между липидомом и структурными особенностями ткани головного мозга остается плохо изученной, что ограничивает использование липидов в качестве молекулярных маркеров для выявления заболеваний головного мозга.
Исследователи из Сколковского института науки и технологий с соавторами создали первую в мире карту липидов головного мозга человека. Ученые изучили образцы ткани головного мозга четырех здоровых людей и оценили липидный состав в 75 различных частях мозга.
Липиды в образцах идентифицировали с помощью масс-спектрометрии, которая позволяет определить структуру молекулы по соотношению массы и заряда и характеру ее движения в магнитном поле.
Исследователи обнаружили в общей сложности 419 различных липидов, большая часть из которых (93%) неравномерно распределена по разным областям головного мозга. Например, подкорка (самая старая часть мозга), моторная и зрительная кора имели относительно высокий уровень холестерина, тогда как префронтальная кора, ответственная за сложное социальное поведение и принятие решений, имела относительно низкий уровень этого липида.
Поскольку большинство липидов находится в миелиновых оболочках, команда ученых проверила, влияет ли содержание миелина в определенной области мозга на его типичный липидом. Оказалось, что богатое миелином белое вещество содержит в основном церамиды, два класса фосфолипидов и липиды с насыщенными жирными кислотами.
Поскольку основной функцией белого вещества является передача сигналов через аксоны, считается, что эти типы липидов необходимы тканям для выполнения своих функций.
В сером веществе, которое содержит концентрацию тел клеток, а не аксонов, и практически не имеет миелина, преобладали липиды полиненасыщенных жирных кислот. Это говорит о том, что такие молекулы могут быть важны для обработки сигналов в клетках.
«В будущем мы планируем тщательно исследовать подкорковый липидом, который лишь частично был охвачен этим исследованием, а также изучить образцы мозга пациентов с различными психическими расстройствами. Возможная полная «расшифровка» липидома поможет нам лучше понять природу психических заболеваний и их влияние на структуру и функционирование мозга», — заключает Мария Осетрова
Литература:
Maria Osetrova et al, Lipidome atlas of the adult human brain, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48734-y
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
