Шизофрения может быть вызвана структурной аномалией в мозге подростка, связанной с генетическим риском

В связи с этим тестирование гена SLC39A8 и сканирование мозга на шизофрению может спрогнозировать риск развития шизофрении — обнаружили исследователи из Университета Уорика (University of Warwick). Результаты исследования опубликованы в научном журнале JAMA Psychiatry.

Актуальность психических расстройств

Профилактика и лечение психических расстройств являются глобальными проблемами. Сообщается, что психические заболевания стали одной из самых серьезных проблем медицинской системы, превосходя сердечно-сосудистые и цереброваскулярные заболевания и злокачественные опухоли.

Предыдущие исследования показали, что клинические симптомы различных психических заболеваний могут быть вызваны аномальным развитием мозга в подростковом возрасте. Тем не менее, в предыдущих научных работах было собрано 20 000 генетических данных во всем мире, так как не удалось определить какой-либо генетический вариант, связанный как с более высоким риском психических расстройств, так и с объемом серого вещества в структуре мозга.

Материалы и методы обследования

Исследовательская группа Фэн Цзяньфэна (Feng Jianfeng’s) проанализировала более 10000 данных генетической визуализации, собранных из более чем 20 университетов в 6 странах.

Ученые сосредоточились на структурных изображениях мозга 14-летних здоровых подростков. Вместо применения классического анатомического атласа областей головного мозга, в текущем исследовании выбрано проведение целостного исследовательского анализа на уровне всего генома. Основываясь на статистических результатах крупномасштабного анализа геномной ассоциации, исследовательская группа провела сводный рандомизированный анализ по Менделю, основанный на данных, выявляя новый путь от гена и мозга к психическим заболеваниям.

Результаты научной работы

Аномальное развитие мозга в подростковом возрасте связано с психическим заболеванием у взрослых. Исследователи из Университета Уорика обнаружили, что гены, непосредственно связанные с психическими заболеваниями, становятся патогенными.

В результате исследования взаимосвязей мозга и всего генома ученые обнаружили, что генетическая мутация, которая была связана с более высоким риском развития шизофрении,  в значительной степени связана с увеличением объема скорлупы, являющейся основной моторной структурой полосатого тела головного мозга у подростков.

“В ходе исследования был обнаружен новый путь генетического риска, нарушающий развитие мозга подростка и тем самым еще более увеличивающий риск психического заболевания, что, как мы надеемся, поможет выявить патогенез шизофрении и предоставит новые возможности для теоретического изучения предшествующего вмешательства до появления клинических симптомов”, — сказал Фэн Цзяньфэна.

Впервые обнаружено, что объем серого вещества в скорлупе головного мозга у подростков связан с генетической вариацией, которая уже была связана с риском развития шизофрении. Генетическая мутация SNP rs13107325 в гене транспортера цинка SLC39A8 повышает риск развития шизофрении во взрослом возрасте, прерывая развитие объема скорлупы головного мозга у подростков.

Функциональная активность работы мозга изменялась в отношении увеличения объема так называемых вокселей – элементов объемного изображения, содержащих значение растра в трехмерном пространстве.

Чтобы решить эту вычислительную задачу, исследовательская группа разработала алгоритм, который ускоряет анализ ассоциаций взаимосвязей  в 10000 раз, что позволило рассчитать 16 000 000 взаимосвязей в течение 100 часов, и проверила результаты с использованием нескольких независимых выборок.

Фэн Цзяньфэн комментирует: «Благодаря нашей международной сети для сотрудничества в области науки о мозге становится возможным текущий многоцентровый анализ данных генетической визуализации. В исследование было включено более 10 000 изображений из более 20 университетов и исследовательских институтов из 6 стран, включая IMAGEN в ЕС, SYS в Канаде, британский биобанк, 3C во Франции и LIBD в США».

Ло Цян (Luo Qiang), член исследовательской группы, комментирует: «Одна из основных трудностей, которую необходимо преодолеть при проведении такого рода исследований, заключается в том, что генетический контроль мозга меняется с возрастом. Предыдущие исследования не строго контролировали влияние возраста на связь  гена и серого вещества мозга, и этот смешивающий эффект может стереть такую ​​связь».

Авторы другого исследования утверждают, что шизофрения связана с неадекватным иммунным ответом на вирус Эпштейна-Барра.