Результаты, опубликованные в Интернете 25 января издательством Science Translational Medicine, были обнаружены многопрофильной командой из семи соавторов и сотрудников Children’s National из Национальных институтов здравоохранения, Детской больницы Бостона и Медицинской школы Джонса Хопкинса. Статья была размещена на обложке журнала.«Мы знаем, что врожденный порок сердца (ВПС) снижает церебральный кислород в то время, когда развивающийся мозг плода больше всего нуждается в кислороде. Теперь мы начинаем понимать механизмы повреждений мозга, вызванных ИБС, на клеточном уровне, и мы определили надежное снабжение клеток, которые могут перемещаться непосредственно к месту травмы и потенциально оказывать помощь, заменяя потерянные или поврежденные нейроны ", — говорит Нобуюки Исибаши, доктор медицинских наук, директор исследовательской лаборатории кардиохирургии Детского национального университета и соавтор исследования. автор.
Третий триместр беременности — это время бурного роста мозга плода, который расширяется в объеме и развивает сложные структуры и сетевые связи, на которые растущие дети полагаются на протяжении всей взрослой жизни. По данным Национального института сердца, легких и крови, врожденные пороки сердца являются наиболее распространенным серьезным врожденным дефектом, которым страдают 8 из 1000 новорожденных. Младенцы, рожденные с ИБС, могут испытывать множество неврологических нарушений, включая поведенческие, когнитивные, социальные, моторные расстройства и нарушения внимания, добавляет исследовательская группа.Кардиологи использовали неинвазивную визуализацию для наблюдения за сердцами плода во время вынашивания при беременности с высоким риском, а затем могут провести корректирующую операцию в первые недели жизни, чтобы исправить поврежденное сердце.
Длительный неврологический дефицит из-за незрелого коркового развития также стал серьезной проблемой при беременности, осложненной ИБС.«Я думаю, что это чрезвычайно важный документ для хирургов, а также для детей и семей, страдающих ИБС. В течение многих лет хирурги беспокоились о том, что то, что мы делаем во время корректирующих операций на сердце, может повлиять на развитие мозга. И мы «научились улучшать то, как мы проводим операции на сердце, чтобы эта процедура наносила минимальный ущерб мозгу.
Но мы все еще видим некоторых детей, у которых есть проблемы с поведением и задержки в обучении», — говорит Ричард А. Джонас, доктор медицины, начальник отделения кардиологии. Хирургия в Детском национальном университете, соавтор исследования. «Мы начинаем понимать, что есть вещи, связанные с ИБС, которые влияют на развитие мозга еще до рождения ребенка. В этой статье показано, что низкий уровень кислорода, который иногда является результатом врожденной проблемы с сердцем, может способствовать этому и может замедлить рост мозга. Хорошая новость заключается в том, что эту проблему можно решить, используя клетки, которые продолжают развиваться в мозгу новорожденного после рождения ».
Среди доклинических моделей пространственно-временная прогрессия роста мозга в этой конкретной модели наиболее близка к человеческой. Аналогичным образом, цитоархитектура SVZ неонатальной доклинической модели, подвергшейся гипоксии, имитирует таковую у человека в утробе матери и вскоре после рождения. Исследовательская группа использовала CellTracker Green, чтобы проследить путь, пройденный клетками, полученными из SVZ, и выяснить их судьбу, при этом постнатальный SVZ снабжает развивающуюся кору новыми нейронами. Клетки, полученные из SVZ, были в основном нейробластами.
Суперпарамагнитные наночастицы оксида железа дали ответы на вопрос о долгосрочной миграции SVZ, когда полученные из SVZ клетки попадают в префронтальную кору и соматосенсорную кору головного мозга.«Мы продемонстрировали, что в послеродовой период вновь сгенерированные нейроны мигрируют из SVZ в определенные области коры головного мозга, при этом большая часть мигрирует в префронтальную кору», — говорит Витторио Галло, доктор философии, директор Центра нейробиологических исследований в Children’s National. и соавтор исследования. «Следует отметить, что мы обнаружили, что передняя SVZ является критическим источником новорожденных нейронов, предназначенных для заселения верхних слоев коры.
Мы бросили вызов этому процессу с помощью хронического воздействия гипоксии, которое серьезно нарушило нейрогенез в SVZ, истощив этот критический источник интернейронов. . "В доклинической модели гипоксии, как и у людей, мозг был меньше, весил значительно меньше и имел значительное уменьшение объема серого вещества коры головного мозга. В префронтальной коре наблюдалось значительное сокращение нейробластов белого вещества.
В целом, по мнению авторов исследования, результаты предполагают, что нарушение нейрогенеза в SVZ представляет собой клеточный механизм, лежащий в основе индуцированного гипоксией регионально-специфического сокращения незрелых нейронов в коре головного мозга. Больше всего страдает префронтальная кора, область мозга, которая обеспечивает такие функции, как суждение, принятие решений и решение проблем.
Нарушения когнитивных функций высшего порядка с вовлечением префронтальной коры часто встречаются у пациентов с ИБС.