Открытие у рыбок данио может дать лучшее понимание ряда психических расстройств, связанных со стрессом, тревогой.
Исследователи Технологического института Вирджинии, изучающие развитие мозга, идентифицировали молекулу, которая имеет решающее значение для развития реакции на стресс, и это открытие проливает новый свет на потенциальную причину состояний психического здоровья, таких как стресс, тревога и связанные с ними расстройства.
Дефицит молекулы, называемой DSCAML1, сокращенно от молекулы клеточной адгезии СД типа 1, нарушает развитие мозга и повышает исходный уровень кортизола , делая основной гормон стресса менее способным выполнять свою работу во время стресса.
Результаты, опубликованные в четверг, 16 февраля, в Frontiers in Cell and Developmental Biology , указывают на лучшее понимание роли запрограммированной гибели клеток в развивающемся мозге и могут привести к новым методам лечения расстройств, связанных со стрессом, таких как депрессия и тревога. .
«Смерть клеток звучит как что-то плохое, но в процессе развития человека гибель клеток важна», — сказал Пан, доцент Института биомедицинских исследований Фралина в VTC.
Запрограммированная гибель клеток избавляет организм от ненужных клеток, таких как избыточное производство нейронов в головном мозге. Все может пойти наперекосяк, если клетки умирают, когда они не должны, или когда они не умирают, когда должны.
Исследовательская группа Пана обнаружила, что нормальный процесс гибели клеток был нарушен у рыбок данио с дефицитом DSCAML1, что указывает на роль этой молекулы в развитии нейронов, регулирующих стресс.
Команда обратилась к рыбке данио, позвоночному, генетика которого имеет много общего с генетикой человека, и которая становится все более важной моделью для изучения функций и дисфункций мозга, которые можно применить к людям. У рыбок данио система, контролирующая реакции на стресс, начинает развиваться в течение одного или двух дней после оплодотворения, а стресс-индуцированные сигналы кортизола можно увидеть в течение четырех-пяти дней. Быстрое развитие в сочетании с прозрачностью рыбок данио дает неврологам возможность изучать мозг.
В ходе исследования некоторые рыбки данио были генетически модифицированы, чтобы препятствовать запрограммированной гибели клеток. Ученые сосредоточились на молекуле DSCAML1, потому что генетические изменения в ее человеческом эквиваленте наблюдаются у пациентов, страдающих широким спектром психических расстройств, включая умственную отсталость, расстройства аутистического спектра, шизофрению, эпилепсию и стрессовые расстройства.
«Мы обнаружили, что действие DSCAML1 способствует гибели клеток, а гибель клеток является фундаментальным механизмом, участвующим во многих различных заболеваниях», — сказал Пан. К ним относятся не только нарушения развития, но и нейродегенерация в более позднем возрасте, например, при болезни Паркинсона и болезни Альцгеймера. «Чем больше мы сможем понять, как молекула влияет на нормальную гибель клеток, тем больше мы сможем понять, как она влияет на функцию мозга».
Помимо изучения развития мозга, Пан обнаружил изменения в том, как рыбки данио с дефицитом DSCAML1 реагировали на стресс.
Базовые измерения модифицированных рыбок данио показали уровень кортизола — основного гормона стресса — в два-три раза выше, чем в контрольной группе.
«Это интересно само по себе, потому что мы до сих пор не знаем, что контролирует базовый выброс кортизола», — сказал Пан. «При многих психических расстройствах наблюдается дисрегуляция исходного уровня высвобождения кортизола. Исследования на людях показывают, что существует связь между регуляцией DSCAML1 и воздействием очень стрессовых переживаний».
Хорошо функционирующая реакция на стресс может иметь жизненно важное значение для выживания. При столкновении с угрозой включаются эндокринная, нервная и иммунная системы. Тело становится более бдительным, а мозг более четко фокусируется на действиях и поведении, способствующих выживанию. Также наблюдается снижение реакции на боль из-за высвобождения кортизола и его действия на мозг.
Исследователи вызывали стресс, перемешивая воду в резервуарах и меняя соленость воды, что является сильным стрессом, с которым личинки сталкиваются в своей естественной среде обитания. У рыбок данио с дефицитом DSCAML1 реакция на этот стресс была несбалансированной.
«Неадекватные реакции на стресс могут вызывать связанные со стрессом расстройства, такие как тревога и депрессия», — сказал Пан.
Пан рассматривает исследование как открытие новых направлений исследований.
«Возможно, существует механизм, при котором мозг адаптируется к окружающей среде, регулируя количество клеток, и это может быть важным фактором, предрасполагающим людей к факторам риска в более позднем возрасте», — сказал Пан.
Определив значимость гибели клеток, клиницисты смогут лучше планировать терапию с использованием МРТ высокого разрешения или других технологий визуализации, которые в будущем смогут различать группы определенных типов клеток.
«Если есть разные способы лечения людей с меньшим или большим количеством клеток, это было бы полезно с точки зрения назначения правильной терапии нужным людям», — сказал он.
Лаборатория Пана продолжит изучение механизмов, регулирующих реакцию на стресс , и значение запрограммированной гибели клеток в нейронах, которые координируют поведенческие и эндокринные реакции на стресс. Цель состоит в том, чтобы разработать новые методы лечения расстройств, связанных со стрессом.
