Исследователи обнаружили убедительные молекулярные доказательства того, что биполярное расстройство и шизофрения, традиционно рассматриваемые как разные заболевания, могут иметь больше общего, чем считалось ранее.
Изучив тысячи белков, присутствующих в синапсах мозга пациентов с каждым расстройством, исследователи обнаружили удивительно похожие изменения. Команда ученых также обнаружила аналогичные биохимические изменения у мышей с мутировавшим геном, связанным с обоими состояниями.
Исследование выявляет общие молекулярные корни этих состояний и указывает на синапс как на критическую область изучения психических расстройств.
Хотя биполярное расстройство и шизофрения диагностируются как различные психиатрические состояния, оба они в значительной степени наследуются с молекулярными корнями, которые плохо изучены.
Некоторые люди, у которых диагностировано одно расстройство, имеют симптомы и клинические признаки, общие с другим, что подтверждает представление о том, что заболевания лежат в одном спектре. Генетика человека показала, что соединения между клетками головного мозга, известные как синапсы, играют ключевую роль в обоих состояниях.
Новое исследование глубоко изучило роль синапсов клеток головного мозга в этих двух состояниях и обнаружило молекулярные данные, свидетельствующие о том, что расстройства могут быть не такими разными, как считалось раньше.
Ученые из Центра психиатрических исследований Стэнли при Массачусетском технологическом институте (MIT) совместно с экспертами протеомной платформы Броуда измерили тысячи белков, присутствующих в синапсах мозга людей с шизофренией, биполярным расстройством и тех, у кого нет ни той, ни другой болезни.
Анализ выявил изменения в синаптических белках, которые были поразительно схожими при этих двух состояниях. У мышей с мутировавшим геном, который был связан с обоими состояниями, ученые обнаружили, что соответствующие биохимические пути были изменены аналогичным образом.
Описанная в научном журнале Cell Reports работа проливает новый свет на то, что идет не так на молекулярном уровне при этих состояниях, и представляет собой ресурс данных для дальнейшего изучения их общих корней.
«Многие доказательства указывают на роль синапсов в этих состояниях», — комментирует соавтор исследования Борислав Деянович (Borislav Dejanovic) из Центра Стэнли (Stanley Center).
«Благодаря усовершенствованным экспериментальным методам и возможностям протеомики нам повезло, что мы можем исследовать эту связь в беспрецедентном масштабе и с беспрецедентным разрешением».
«Следующие шаги заключаются в изучении этих путей при нормальной работе мозга и изучении того, как они могут нарушаться в психиатрических состояниях».
Выделение и очистка синапсов из образцов мозговой ткани — непростая задача, но это то, что пришлось сделать ученым, чтобы проанализировать белки структуры — ее рабочие части — в больших масштабах. В лаборатории ученые выполнили трудоемкий протокол, который они помогали разрабатывать и совершенствовать в течение последних многих лет.
В текущем исследовании ученые очистили синапсы от посмертной ткани из области мозга, известной как дорсолатеральная префронтальная кора, у 35 человек, у которых была диагностирована шизофрения, 35 человек с биполярным расстройством и 35 здоровых людей.
В образцах от людей с каждым расстройством команда ученых наблюдала изменения уровней сотен белков по сравнению с контрольной группой. Поразительно, но более 200 из этих белков были либо обогащены, либо истощены одинаково в обоих условиях. Ученые были удивлены тем, насколько сопоставимы модели белковых изменений между расстройствами.
Затем они исследовали, были ли измененные белки связаны с известными сетями или биохимическими путями внутри клетки, с помощью компьютерного анализа, проведенного первым автором исследования Самиром Арьялом.
«Анализ белковых сетей помогает нам понять, как кластеры белков изменяются в синапсах при заболеваниях, выявляя молекулярные связи, которые нелегко различить, глядя только на уровни отдельных белков», — объясняет автор исследования.
Некоторые из активированных белков были связаны с аутофагией (процесс рециркуляции клеточных белков) и путями, по которым молекулы перемещаются из одной части клетки в другую. Пониженная регуляция белков была связана с синаптической, митохондриальной и рибосомной функциями, что позволяет предположить, что в этих клетках может быть ограничен энергетический обмен и производство белка.
Исследователи также наблюдали аналогичные изменения пути у мышей с дефицитом Akap11, гена, который у людей является фактором риска как шизофрении, так и биполярного расстройства, открытия, выполненного учеными из Центра Стэнли.
«Это общесистемные нарушения мозга, поэтому нам нужны достоверные модели животных, такие как мутантные мыши Akap11, у которых полностью неповрежденная нервная система», — комментирует автор исследования.
Ученые Центра Стэнли в настоящее время исследуют мышей с дефицитом Akap11, чтобы выяснить влияние этих белковых изменений, включая изменения молекулярного транспорта в синапсе. Результаты этого беспристрастного анализа помогут им и другим исследовательским группам определить приоритеты белков и путей для дальнейшего изучения.
В этом исследовании изучались белки из нескольких синапсов, объединенных вместе, и синапсов только из одной области мозга.
Ученые заявили, что будущая работа по изучению белков из отдельных синапсов может обеспечить представление с еще более высоким разрешением. А анализ синапсов из других областей мозга может выявить молекулярные изменения в конкретных областях, что может помочь лучше понять эти общесистемные нарушения.
Авторы другого исследования утверждают, что терапия антидепрессантами сдерживает рецидивы биполярного расстройства.
