Исследователи разгадывают тайны стареющего мозга людей с синдромом Дауна

Ученые обнаружили молекулярные изменения в стареющем мозге людей с синдромом Дауна. Это могло бы объяснить их когнитивные проблемы, включая развитие болезни Альцгеймера у этих людей в пожилом возрасте. Результаты исследования, опубликованные в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, помогут разработать новые методы лечения людей с синдромом Дауна и болезнью Альцгеймера.

Новизна исследования

Хотя некоторые гены и биохимические пути, участвующие в развитии болезни Альцгеймера у людей с синдромом Дауна, были идентифицированы, общая картина — клеточные и молекулярные изменения, ответственные за запуск этих путей, — остается загадкой.

«Был обнаружен поразительно высокий уровень молекулярного и клеточного разнообразия, влияющего на отдельные клетки головного мозга, что открывает новые возможности для понимания как синдрома Дауна, так и болезни Альцгеймера», — считает автор исследования Джерольд Чун (Jerold Chun), профессор неврологии.

Актуальность исследования

Синдром Дауна, также известный как трисомия 21, возникает, когда в организме имеется дополнительная копия 21-й хромосомы человека, в результате чего образуются три копии вместо обычных двух. Частота встречаемости составляет примерно у одного из 700 детей, это наиболее распространенное хромосомное заболевание. В дополнение к своим когнитивным проблемам на протяжении всей жизни, люди с синдромом Дауна исключительно уязвимы к нейродегенерации в более позднем возрасте.

«К тому времени, когда им исполнится 40 лет, каждый человек с синдромом Дауна будет иметь некоторые симптомы болезни Альцгеймера», — заявляет Чун. «Мы решили узнать, что происходит в головном мозгу до того, как болезнь Альцгеймера возьмет верх».

Материалы и методы исследования

Чтобы изучить этот вопрос, Чун с соавторами исследования проанализировали головной мозг 29 человек с синдромом Дауна после смерти, используя метод, называемый одноядерной транскриптомикой, который изучает молекулы РНК в отдельных клетках. Поскольку РНК кодирует белки, знание последовательности РНК показывает, какие белки, вероятно, производятся. И хотя эта техника широко используется во многих областях, она никогда не использовалась в головном мозге людей с синдромом Дауна. Кроме того, в статье представлено первое опубликованное использование секвенирования, более точного и менее подверженного ошибкам метода секвенирования генов.

Результаты научной работы

«Наше исследование выявило недооцененные изменения в типах клеток головного мозга, включающие сотни тысяч невиданных ранее РНК, которые невозможно увидеть с помощью стандартных методов», — утверждает Чун. «Теперь их можно рассматривать для понимания мозга».

Команда обнаружила несколько уникальных аспектов мозга с синдромом Дауна, которые могли бы помочь точно определить происхождение когнитивных проблем синдрома Дауна и болезни Альцгеймера. Во-первых, ученые обнаружили, что при синдроме Дауна в мозгу больше тормозящих, чем возбуждающих нейронов, а это означает, что нейронов, блокирующих электрические сигналы мозга, больше, чем тех, которые их запускают. Исследователи также обнаружили раннее и устойчивое увеличение активированной микроглии, типа клеток головного мозга, который является новой мишенью для лечения распространенных форм болезни Альцгеймера.

«Мы могли видеть эти особенности микроглии в молодом мозгу задолго до появления болезни Альцгеймера», — заявляет Чун. «Это открытие идентифицирует микроглию как выдающегося и раннего игрока в мозгу с синдромом Дауна».

Исследователи также обнаружили особые сигнатуры в тысячах РНК, называемых внутриэкзонными соединениями, где участки генетического материала, кодирующие белки, соединяются вместе, образуя новые молекулы. Эти соединения ранее наблюдались только в одном гене, называемом APP, изменения которого, как полагают, вызывают болезнь Альцгеймера.

Обсуждение исследования

Наличие этих соединений согласуется с явлением в мозгу, называемым рекомбинацией соматических генов: когда ДНК перетасовывается в новые комбинации генов. Ранее исследователи предлагали рекомбинацию соматических генов для лечения болезни Альцгеймера, и эти новые результаты подтверждают эту гипотезу.

«Потребуется больше исследований, чтобы подтвердить, отражают ли эти новые РНК рекомбинацию соматических генов или происходят из какого-то другого источника», — заявляет Чун. «Но, учитывая то, что мы обнаружили ранее в мозге людей с болезнью Альцгеймера, это новое доказательство синдрома Дауна указывает путь в этом направлении, и мы рады продолжить его изучение».

Хотя работа еще далека от завершения, исследование является беспрецедентным шагом вперед в изучении нейробиологии синдрома Дауна на протяжении всей жизни, создавая новые направления исследований.

«Замечательно, что люди с синдромом Дауна сейчас живут дольше, чем когда-либо, и мы надеемся, что наше исследование в конечном итоге будет способствовать улучшению качества их жизни в любом возрасте», — заключает Чун. «Мы благодарны донорам мозга, а также их семьям за то, что они помогают нашей команде и другим исследователям продолжать формировать наше понимание как синдрома Дауна, так и болезни Альцгеймера».

Авторы другого исследования утверждают, что у детей с синдромом Дауна имеется высокий риск развития лейкемии.

Перед применением советов и рекомендаций, изложенных на сайте «Medical Insider», обязательно проконсультируйтесь с врачом!

  telegram    

Учредитель сетевого издания (Medical Insider), главный редактор, автор статей.

Врач ультразвуковой диагностики в СЗЦДМ, г. Санкт-Петербург

E-mail для связи - info@medicalinsider.ru