Исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета (Stanford University School of Medicine) определили особый набор клеток головного мозга, которые особенно подвержены недостатку кислорода на ранних стадиях развития. Это повреждение согласуется с патологией мозга, особенно с уменьшением содержания серого вещества, которое наблюдается у детей, которые родились преждевременно. Результаты данного исследования опубликованы в журнале Nature Medicine.
Актуальность исследования
Неонатологи давно признали, что легкие у недоношенных плохо развиты. У этих детей плохая функция легких, а мозговые центры, контролирующие дыхание младенцев, не полностью зрелые. Эти факторы повышают риск падения уровня кислорода в крови и последующего повреждения головного мозга.
Низкий уровень кислорода является хорошо известной причиной повреждения мозга у недоношенных детей. Но механизм, с помощью которого низкий уровень кислорода может нанести вред развивающемуся человеческому мозгу, остается неясным.
«За последние 20 лет мы достигли значительных успехов в поддержании жизни недоношенных детей, но от 70% до 80% из них имеют неудовлетворительные результаты развития нервной системы», – говорит автор исследования Анка Паска (Anca Pasca). По ее словам, гипоксические повреждения головного мозга приводят к неврологическим и психиатрическим заболеваниям у некоторых недоношенных детей.
Материалы и методы исследования
Проведение данного исследования стало возможным благодаря тому, что ученые из Стэнфордского Университета ранее выяснили, как создавать трехмерные клеточные культуры – сфероиды мозга, которые имитируют структурные и функциональные аспекты развивающегося человеческого мозга.
В исследовании команда выращивала сфероиды головного мозга до тех пор, пока они не содержали клеточные популяции и маркеры экспрессии генов, подобные тканям головного мозга человека на сроке от 19 до 24 недель.
Исследователи подвергли эти корковые сфероиды низкому содержанию кислорода в течение 48 часов, а затем восстановили уровень кислорода до нормального. Ученые проанализировали изменения в экспрессии генов через 24 и 48 часов в период низкого содержания кислорода, а также через 72 часа после того, как уровень кислорода вернулся к норме.
Результаты научного исследования
В ходе исследования было обнаружено, что многие клетки развивающегося мозга не пострадали от воздействия низкого уровня кислорода. Однако промежуточные клетки-предшественники субвентрикулярной зоны, области, ответственной за рост коры человека, подвергаются серьезному воздействию. Как и ожидалось, ученые наблюдали изменения экспрессии генов через 24 и 48 часов в генах, которые, как известно, реагируют на гипоксию.
Ученые также обнаружили изменения в группе генов, экспрессируемых в субвентрикулярной зоне, области, богатой клетками-предшественниками, которые генерируют нейроны в середине и в конце беременности.
Выводы
«Наши результаты позволяют сделать вывод, что фармакологическое манипулирование клетками, которые наиболее подвержены кислородной недостаточности, может помешать гипоксическому повреждению головного мозга и потенциально помочь предотвратить повреждение у недоношенных детей», – говорит автор исследования Серджиу Паска (Sergiu Pasca).
Авторы другого исследования установили, что у детей с аутизмом головной мозг более симметричен.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
