Семь процентов взрослого населения страдают шизофренией, и хотя ученые веками пытались понять эту болезнь, они до сих пор не знают, что вызывает болезнь или какие физиологические изменения она вызывает в организме. Врачи не могут поставить диагноз, наблюдая за конкретными физиологическими изменениями в крови или тканях пациента, но должны ставить диагноз на основе поведенческих симптомов.
Пытаясь найти физиологические признаки шизофрении, исследователи из Университета Южной Дании провели тесты на крысах, и теперь они считают, что эти признаки заключаются в определенных, измеримых белках. Знание этих белков и сравнение их поведения с белками в мозгу не шизофреников может сделать возможным разработку более эффективных лекарств.
Изучать активность мозга у шизофреников чрезвычайно сложно, поэтому исследователи часто используют модели на животных, пытаясь понять тайны шизофренического мозга. Мозг крысы во многом похож на человеческий, поэтому его изучение имеет смысл, если кто-то хочет узнать больше о человеческом мозге.
Симптомы шизофрении у крыс
Сильный галлюциногенный препарат феноциклидин (PCP), также известный как «ангельская пыль», вызывает у людей ряд симптомов, очень похожих на шизофрению.
«Когда мы даем крысам PCP, крысы становятся ценными объектами исследования для исследователей шизофрении», — объясняет Оле Норрегаард Йенсен, профессор и глава кафедры биохимии и молекулярной биологии.
Вместе с Павлом Пальмовски, Аделиной Роговской-Вжесинской и другими он является автором научной статьи об открытии, опубликованной в международном журнале Journal of Proteome Research.
Среди симптомов и реакций, которые могут наблюдаться как у людей, так и у крыс, есть изменения в движении и снижение когнитивных функций, таких как нарушение памяти, внимания и способности к обучению.
"Ученые десятилетиями изучали крыс PCP, но до сих пор никто толком не знал, что происходит в мозге крысы на молекулярном уровне. Теперь мы представляем то, что мы считаем самым большим набором протеомических данных на сегодняшний день », — говорит Оле Норрегаард Йенсен.
ПХФ очень быстро абсорбируется мозгом и остается в мозгу только в течение нескольких часов. Поэтому для исследователей было важно изучить клетки мозга крыс вскоре после того, как крысам вводили галлюциногенный препарат.
«Мы могли видеть изменения в белках мозга уже через 15 минут. И через 240 минут все почти закончилось, — говорит Оле Норрегаард Йенсен.
Университет Южной Дании располагает одним из самых передовых в мире оборудования для изучения белков, а Оле Норрегаард Йенсен и его коллеги использовали так называемые масс-спектрометры университета для своих исследований белков.
352 белка вызывают изменения в головном мозге
«Мы обнаружили 2604 белка, и в 352 из них мы увидели изменения, которые могут быть связаны с инъекциями PCP.
Эти 352 белка будет чрезвычайно интересно изучить более подробно, чтобы увидеть, изменяются ли они также у людей с шизофренией — и если это так, конечно, будет интересно попытаться разработать лекарство, которое может предотвратить изменения белка, которые приводят к к шизофрении ", — говорит Оле Норрегаард Йенсен об открытии и предстоящей работе.
352 белка в мозге крысы немедленно ответили, когда животные подверглись воздействию PCP. Грубо говоря, лекарство заставляет белки включаться или выключаться, когда они не должны включаться и выключаться.
Это запустило цепную реакцию других нарушений в молекулярной сети вокруг белков, таких как изменения в метаболизме и балансе кальция.
«Эти 352 белка заставляют крыс изменять свое поведение — и эти события, вероятно, сравнимы с разрушительными изменениями в мозгу шизофреника», — объясняет Оле Норрегаард Йенсен.
Протокол для изучения белков мозга крысы с помощью масс-спектрометрии, разработанный Оле Норрегаардом Йенсеном и его коллегами, не ограничивается исследованиями шизофрении — его также можно использовать для изучения других заболеваний.
Исследование проводилось в сотрудничестве между Университетом Южной Дании, Датским технологическим институтом и NeuroSearch A / S.
Подробности об эксперименте
Для эксперимента использовали двенадцать крыс.
Шесть человек получили инъекцию галлюциногенного препарата PCP (10 мг / кг массы тела), а шестерым — физиологический раствор в качестве контроля. Через 15 минут первые два животных в каждой группе были убиты, и менее чем через две минуты были взяты образцы их мозга (височные доли) и быстро заморожены в жидком азоте.
Через 30 и 240 минут, соответственно, то же самое делали и с другими крысами. Все эксперименты проводились в соответствии с руководствами Дании и ЕС по обращению с лабораторными животными. Затем собранные образцы тканей подвергали различным масс-спектрометрическим анализам белков. Анализы выявили различия в фосфорилировании белков, указывающие на то, какие белки были затронуты лекарственным средством PCP.
Интерпретация комплексного набора данных о белках позволяет предположить, что ПХФ влияет на ряд процессов в клетках мозга и приводит к изменениям баланса кальция в клетках мозга, изменениям транспорта веществ в клетки и из клеток, изменениям клеточного метаболизма и изменениям строение внутреннего скелета клетки, цитоскелета.