Ученые нашли нейроны, которые могут быть связаны с развитием шизофрении

Международная команда исследователей составила атлас базальных ганглиев, объединив данные чуть более чем о 25 миллионах клеток мозга человека и других приматов. Среди выявленных структур ученые описали популяцию нейронов, которая может быть связана с генетической предрасположенностью к шизофрении.

Атлас типов клеток человека

Базальные ядра, или ганглии, — скопления серого вещества, расположенные отдельно от коры полушарий, но активно с ней взаимодействующие. Эти подкорковые структуры участвуют в управлении движениями, в формировании привычек, мотивации и принятии решений. Нарушения их работы связывают с рядом неврологических и психических расстройств, включая болезнь Паркинсона, шизофрению, депрессию и зависимость. 

Исследователи пока не до конца понимают, какие именно клетки участвуют в развитии этих состояний и каким образом нарушение их работы приводит к проявлению симптомов. Чтобы разобраться в клеточном устройстве этой области мозга, международная команда нейробиологов — участники проекта BRAIN Initiative Cell Atlas Network — составила подробную карту базальных ганглиев. На ее создание ушло 10 лет. 

Карту составили на основе анализа 25,5 миллиона отдельных клеток, полученных из мозговой ткани. Из них 21 миллион принадлежал человеку, три миллиона — макакам-резусам (Macaca mulatta) и яванским макакам (Macaca fascicularis), еще 1,5 миллиона — обыкновенным игрункам (Callithrix jacchus). Сравнение нескольких видов приматов позволило выяснить, какие свойства нервных клеток сохранились во время эволюции, а какие изменились. 

Сперва ученые определили, в каких участках мозга расположены изучаемые группы клеток, затем выяснили, какие гены активны в каждой из них. Такие данные помогают не только различать типы клеток, но и исследовать их потенциальные функции. В частности, позволяют понять, какие особенности строения мозга отличают человека от других приматов, а также выявить нейроны, которые могут быть связаны с развитием психических расстройств. 

Новую карту уже используют ряд специалистов. С ее помощью изучают клеточные особенности, связанные с генетическими факторами аутизма, совершенствуют генную терапию болезни Паркинсона и исследуют возрастные изменения мозга.

Одно из таких исследований возглавил нейробиолог Нельсон Йохансен (Nelson Johansen) из Института Аллена в США. Он и его коллеги проанализировали генетический материал части клеток, вошедших в атлас, и выявили редкий тип нейронов с обозначением STR D2 SMYD2-HTR7. 

Их нашли в полосатом теле — одной из основных структур базальных ганглиев, которая принимает и обрабатывает сигналы от коры больших полушарий и таламуса. Эти клетки отличались характерным набором активных генов, в том числе тех, которые кодируют рецепторы к двум нейромедиаторам — дофамину и серотонину. 

Дофамин влияет на концентрацию внимания, отвечает за систему вознаграждения и мотивацию, помогает управлять движением. Один из его рецепторов — дофаминовый рецептор D2 (кодируется геном DRD2) — важная мишень для многих антипсихотических препаратов. Действующие вещества этих лекарств блокируют D2, что уменьшает проявления таких симптомов шизофрении, как галлюцинации и бред.

Серотонин играет важную роль в регуляции настроения, тревожности и когнитивных функций, включая обучение и память. Один из рецепторов, воспринимающих его сигналы, — 5-HT7, который кодируется геном HTR7. Блокирование этого рецептора оказывает антидепрессивный и антипсихотический эффект.  

Команда Йохансена сопоставила данные о клетках полосатого тела с результатами масштабных генетических исследований психических расстройств. Оказалось, что среди активных генов, выявленных в группе нейронов STR D2 SMYD2-HTR7, часто встречались гены, связанные с наследственной предрасположенностью к шизофрении. Это указало на возможную связь данного типа нервных клеток с биологическими механизмами развития расстройства.

Авторы исследования не утверждают, что именно эти нейроны участвуют в развитии шизофрении. В будущем предстоит выяснить, как они взаимодействуют с другими нервными клетками, меняется ли их работа у людей с шизофренией и может ли воздействие на них повлиять на развитие и течение заболевания. 

Научная работа опубликована в журнале Cell.

Материал «Ученые нашли нейроны, которые могут быть связаны с развитием шизофрении» был впервые опубликован на сайте Naked Science.