Teška upala u ranom detinjstvu je klinički poznat faktor rizika za razvoj autizma i šizofrenije. Sada, po prvi put, naučnici sa Medicinskog fakulteta Univerziteta Merilend (UMSOM) otkrili su da zapaljenje menja razvoj ranjivih moždanih ćelija, a to bi moglo imati mehaničke veze sa neurorazvojnim poremećajima. Ovaj nalaz bi mogao dovesti do tretmana za mnoge različite neurorazvojne poremećaje koji se javljaju u detinjstvu.
Koristeći jednoćelijsku genomiku za proučavanje mozgova dece koja su umrla od upalnih stanja – kao što su bakterijske ili virusne infekcije ili astme – zajedno sa onima koji su umrli od iznenadne nesreće, istraživači sa Medicinskog fakulteta Univerziteta Merilend vodili su studiju koja pronađena upala u ranom detinjstvu sprečava potpuno sazrevanje specifičnih neurona u malom mozgu. Mali mozak je region mozga odgovoran za kontrolu motora i više kognitivne funkcije koje se koriste u jeziku, društvenim veštinama i emocionalnoj regulaciji.
Fakultet sa UMSOM-ovog Instituta za nauke o genomu (IGS), Odeljenja za farmakologiju, i Medicinskog instituta za otkrivanje neuronauka Univerziteta Merilend (UM-MIND) sproveli su istraživanje.
Studija se pojavljuje u oktobarskom izdanju Science Translational Medicine. To je deo zbirke od skoro 30 radova koji opisuju razvoj i raznolikost tipova ćelija u ljudskom mozgu. Sve ove studije je koordinirao Mreža popisa ćelija Inicijative za istraživanje mozga kroz unapređenje inovativnih neurotehnologija (BRAIN), konzorcijum na više lokacija.
Prethodna istraživanja su pokazala da bebe rođene sa abnormalnostima malog mozga često imaju neurorazvojne poremećaje, a životinjski modeli izloženi upali pre rođenja takođe razvijaju ova stanja.
„Pogledali smo mali mozak jer je to jedan od prvih regiona mozga koji je počeo da se razvija i jedan od poslednjih koji je dostigao svoju zrelost, ali ostaje nedovoljno proučavan“, rekao je dr Set Ament, naučnik IGS-a i vanredni profesor u Odeljenje za psihijatriju na UMSOM-u koji je zajedno vodio istraživanje sa dr Margaret Mekarti, profesorom Džejmsa i Karolin Frenkil Frenkil Dean i direktorom farmakologije i direktorom UM-MIND-a. „Sa prilično novom tehnologijom sekvenciranja RNK sa jednim jezgrom mogli bismo da pogledamo na nivou ćelije da vidimo promene u mozgu.
Dr Mekarti je dodao: „Ovo nikada ranije nije urađeno u ovoj starosnoj grupi iu kontekstu upale. Ekspresija gena u malom mozgu dece sa upalom bila je izuzetno dosledna.“
Istraživači su pregledali donirana tkiva mozga 17 dece koja su umrla kada su imala jednu do pet godina, osmoro od stanja koja su uključivala upalu i devet od nesreća. Nijednom od donatora nije dijagnostikovan neurološki poremećaj pre smrti. Dve grupe su bile slične po starosti, polu, rasi/etničkoj pripadnosti i vremenu od smrti.
Ove jedinstvene uzorke moždanog tkiva sakupljali su tokom mnogo godina istraživači UMSOM-a na Univerzitetu Merilend Brain and Tissue Bank, Merilend Brain Collection Psihijatrijskog istraživačkog centra Merilend i NIH NeuroBioBank u Bethesdi, Merilend.
Studija je otkrila da su dva specifična, ali retka tipa cerebelarnih neurona najranjivija na upalu mozga – Golgijev i Purkinjeov neuron. Na nivou jedne ćelije, ove dve vrste neurona su pokazale prerano ometanje njihovog sazrevanja.
„Iako retko, Purkinje i Golgi neuroni imaju kritične funkcije“, rekao je dr Ament. „Tokom razvoja, Purkinje neuroni formiraju sinapse koje povezuju mali mozak sa drugim regionima mozga uključenim u kogniciju ili emocionalnu kontrolu, dok Golgi neuroni koordiniraju komunikaciju između ćelija unutar malog mozga. Poremećaj bilo kojeg od ovih razvojnih procesa može objasniti kako zapaljenje doprinosi stanjima kao što je spektar autizma poremećaji i šizofrenija“.
Kao i kod mnogih bolesti, i genetika i okruženje – u ovom slučaju, zapaljenje – verovatno doprinose riziku od razvoja ovih poremećaja. Zato je ključno razumeti uloge specifičnih ćelija u regionima mozga – kao i kako one deluju sa genima da utiču na funkciju mozga – da bi se pronašli tretmani za poremećaje mozga, kao što su ASD i šizofrenija, kao i za druge, uključujući demenciju, Parkinsonovu bolest. bolesti ili poremećaji upotrebe supstanci.
„Ova studija je jedna od prvih koja pokazuje da promene ekspresije gena tokom upale mogu postaviti scenu za kasniju ćelijsku disfunkciju, kao što je smanjenje sinaptičke povezanosti ili promena energetskog metabolizma“, rekao je UMSOM Dean Mark Gladvin, MD, koji je takođe izvršni potpredsednik za medicinske poslove, UM Baltimor, i John Z. i Akiko K. Bovers uvaženi profesori na UMSOM.
„Ključno je razumeti ove mehanizme i promene na ćelijskom nivou tokom razvoja mozga u nadi da ćemo jednog dana moći da razvijemo tretmane za neurorazvojne poremećaje.“
Podaci iz ove studije – zajedno sa svim dokumentima BRAIN Initiative – deponovani su u Neuroscience Multi-Omic Archive (NeMO Archive) – kurirano skladište genomskih podataka – smešteno u Institutu za nauke o genomu pri UMSOM-u. Istraživači neuronauke mogu pristupiti podacima iz arhive preko portala prilagođenog korisniku kako bi transformisali svoje razumevanje složenog rada mozga.
