Результаты исследования, опубликованные в апрельском журнале Molecular Psychiatry, подтверждают теорию о том, что неврологическая дисфункция, которая в конечном итоге вызывает шизофрению, может начаться в мозгу младенцев, еще находящихся в утробе матери.«Это исследование направлено на изучение самых ранних обнаруживаемых изменений в мозге, которые приводят к шизофрении», — говорит Фред Х. Гейдж, профессор генетики Солка. «Мы были удивлены тем, насколько рано в процессе развития можно было обнаружить дефекты нервной функции».
В настоящее время более 1,1 процента населения мира страдает шизофренией, и, по оценкам, только в Соединенных Штатах Америки зарегистрировано около трех миллионов случаев. Экономические издержки высоки: в 2002 году американцы потратили почти 63 миллиарда долларов на лечение и лечение инвалидности. Эмоциональная цена еще выше: 10 процентов больных шизофренией совершают самоубийство из-за бремени совладания с болезнью.
Хотя шизофрения — разрушительное заболевание, ученые все еще очень мало знают о ее основных причинах, и до сих пор неизвестно, какие клетки мозга поражены и как. Раньше ученые могли изучать шизофрению только путем изучения мозга пациентов после смерти, но возраст, стресс, лекарства или злоупотребление наркотиками часто изменяли или повреждали мозг этих пациентов, что затрудняло точное определение происхождения болезни.Ученые Солка смогли избежать этого препятствия, используя технологии стволовых клеток.
Они взяли клетки кожи у пациентов, уговорили клетки вернуться к более ранней форме стволовых клеток, а затем побудили их вырасти в нейроны на очень ранней стадии (названные нейронными клетками-предшественниками или NPC). Эти NPC похожи на клетки мозга развивающегося плода.
Исследователи создали NPC из клеток кожи четырех пациентов с шизофренией и шести человек без этой болезни.
Они протестировали клетки в двух типах анализов: в одном из них они смотрели, как далеко клетки перемещаются и взаимодействуют с конкретными поверхностями; в другом тесте они изучали стресс в клетках, визуализируя митохондрии, которые представляют собой крошечные органеллы, генерирующие энергию для клеток.В обоих тестах команда Солка обнаружила, что NPC от людей с шизофренией существенно отличаются от NPC, взятых от здоровых людей.В частности, клетки, предрасположенные к шизофрении, показали необычную активность в отношении двух основных классов белков: тех, которые участвуют в адгезии и связности, и тех, которые участвуют в окислительном стрессе. Нервные клетки пациентов с шизофренией, как правило, имеют аберрантную миграцию (что может приводить к плохой связи, наблюдаемой позже в головном мозге) и повышенные уровни окислительного стресса (что может привести к гибели клеток).
Эти результаты согласуются с преобладающей теорией о том, что события, происходящие во время беременности, могут способствовать шизофрении, даже если болезнь не проявляется до раннего взросления. Предыдущие исследования показывают, что матери, которые испытывают инфекцию, недоедание или сильный стресс во время беременности, подвергаются более высокому риску иметь детей с шизофренией. Причина этого неизвестна, но, вероятно, играют роль как генетические факторы, так и факторы окружающей среды.«Исследование намекает, что могут быть возможности для создания диагностических тестов на шизофрению на ранней стадии», — говорит Гейдж, заведующий кафедрой Ви и Джона Адлера по исследованиям возрастных нейродегенеративных заболеваний.
Кристен Бреннанд, первый автор статьи и доцент Медицинской школы Икана на горе Синай, сказала, что исследователи были удивлены тем, что нейроны кожи остались на столь ранней стадии развития. «Мы поняли, что это не зрелые нейроны, а всего лишь возраст нейронов в первом триместре», — говорит Бреннанд. «Итак, мы изучали не шизофрению, а то, что идет не так, задолго до того, как пациенты действительно заболевают».Интересно, что исследование также показало, что антипсихотические препараты, такие как клозапин и локсапин, не улучшают миграцию NPC (в частности, локсапин фактически ухудшает миграцию в этих клетках).
«Это был эксперимент, который дал результаты, противоположные нашим ожиданиям», — говорит Бреннанд. «Хотя, оглядываясь назад, можно сказать, что использование лекарств, которые лечат симптомы, может оказаться бесполезным в попытках предотвратить болезнь».Следующими шагами в этой работе будет увеличение размера выборки для более широкого круга пациентов и рассмотрение сотен или тысяч образцов пациентов, — говорит Бреннанд.