У больных шизофренией обнаружена аномальная циклическая активность мозга
Исследователи из Медицинской школы университета Питтсбурга, США, представили первое доказательство 12-часовых циклов активности генов в человеческом мозгу, 24 января сообщает журнал открытого доступа PLOS Biology.
Исследование показывает, что некоторые из этих 12-часовых ритмов отсутствуют или изменены в посмертном мозге пациентов с шизофренией.
Известно, что у больных шизофренией наблюдаются нарушения нескольких типов 24-часовых телесных ритмов, включая циклы сна/бодрствования, уровень гормонов и активность генов в префронтальной коре головного мозга. Однако практически ничего не известно об активности генов в мозге — здоровых или нет — для циклов, которые короче обычного 24-часового циркадного ритма.
Поскольку уровни генных транскриптов нельзя измерить в живом мозге, в новом исследовании использовался анализ времени смерти для поиска 12-часовых ритмов активности генов в головном мозге после смерти пацента. Они сосредоточились на дорсолатеральной префронтальной коре, потому что эта область мозга связана с когнитивными симптомами и другими аномалиями ритмов экспрессии генов, наблюдаемыми при шизофрении.
Исследователи обнаружили в нормальной дорсолатеральной префронтальной коре многочисленные гены, которые имеют 12-часовой ритм активности. Среди них уровни активности генов, связанные с построением связей между нейронами, достигали пика днем/ночью, а уровни активности, связанные с митохондриальной функцией (и, следовательно, снабжением клеток энергией), — утром/вечером.
Напротив, посмертный мозг пациентов с шизофренией содержал меньше генов с 12-часовыми циклами активности, а те, которые связаны с нейронными связями, полностью отсутствовали. Кроме того, хотя связанные с митохондриями гены поддерживали 12-часовой ритм, их активность не достигала пика в обычное время. Будущие исследования должны выяснить, лежат ли эти аномальные ритмы в основе поведенческих аномалий при шизофрении, или они являются результатом приема лекарств, употребления никотина или нарушений сна.
Ученые обнаружили, что человеческий мозг имеет не только циркадные (24-часовые) ритмы в экспрессии генов, но и 12-часовые ритмы в ряде генов, которые важны для фунционирования клеток и поддержания нейронов. Многие из этих ритмов экспрессии генов теряются у людей, больных шизофренией, и происходит резкий сдвиг во времени ритмов в транскриптах, связанных с митохондриями, что может привести к субоптимальной функции митохондрий в то время дня, когда клеточная энергия нужна больше всего.
Напомним, что регуляция экспрессии генов позволяет клеткам контролировать собственную структуру и функцию и является основой дифференцировки клеток, морфогенеза и адаптации. Экспрессия генов является субстратом для эволюционных изменений, так как контроль над временем, местом и количественными характеристиками экспрессии одного гена может иметь влияние на функции других генов в целом организме.
