Нейробиологи Санкт‑Петербургского государственного университета изучили, как нарушения работы дофаминовой системы влияют на модельных крыс с расстройствами аутистического спектра (РАС) и СДВГ. При таких особенностях в мозге грызунов ухудшаются энергетический и углеводный обмен, а также передача сигналов между нейронами, что вызывает проблемы с вниманием и трудности в переключении между задачами. Результаты исследований опубликованы в научном журнале International Journal of Molecular Sciences.
Одну из ключевых ролей в функционировании дофаминовой системы играет полосатое тело, или же стриатум, — область мозга, ответственная за движение, принятие решений и выбор действий. При синдроме дефицита внимания и гиперактивности и РАС его активность может снижаться, а связи с другими отделами ослабевать. Из‑за этого человеку сложнее контролировать свое тело, адаптироваться к новым ситуациям и менять привычный способ действий. Например, перестроиться с привычного маршрута домой на новый, если дорогу перекрыли, или переключиться с одного задания на другое, когда поступает срочный звонок.
На состояние этой подкорковой структуры во многом влияет дофамин — гормон и нейромедиатор, который помогает регулировать восприимчивость нейронов к поступающим сигналам. Связываясь с расположенными на их поверхности рецепторами, он меняет реакцию клеток на различные импульсы, помогая мозгу выделять более значимые события и подстраиваться под новые условия. Так, благодаря регуляции гормона резкий автомобильный гудок может получить больший вес среди других раздражителей, из‑за чего человек быстрее среагирует на угрозу и скорректирует свои действия — мгновенно отпрыгнет назад или остановится.
Однако при длительном воздействии чувствительность рецепторов снижается и новые сигналы начинают восприниматься хуже. Это напоминает привыкание к громкой музыке: постоянный акустический фон «оглушает» восприятие, и на его фоне становится сложнее различать отдельные звуки. Чтобы человек снова мог улавливать детали, этот шум необходимо вовремя убирать. В норме эту роль биологического «регулятора громкости» выполняет белок‑транспортер DAT: он быстро возвращает нейромедиатор из межклеточного пространства в нервное окончание, не позволяя ему слишком долго воздействовать на стриатум и нарушать точность его функций.
У наблюдаемых животных ярко выражены гиперактивность и сниженная концентрация внимания, напоминающие признаки СДВГ, а также трудности с обучением и стереотипией, что может относиться к отдельным проявлениям РАС. Чтобы разобраться, какие молекулярные изменения в полосатом теле могут быть при таких состояниях, нейробиологи Санкт‑Петербургского университета проанализировали его протеом — совокупность содержащихся в ткани белков. Для этого они сравнили три группы крыс: дикого типа, с одной рабочей копией гена DAT и с его полным отключением.
«У грызунов с дефицитом белка‑транспортера в стриатуме активность энергетического и углеводного обмена и интенсивность передачи сигналов между нейронами несколько снижены по сравнению с диким типом. Это может быть связано с тем, что у животных снижается содержание белков, необходимых для этих процессов. Массовой гибели нейронов при этом нет, но их функция, вероятно, подавлена», — рассказала ведущий научный сотрудник лаборатории нейробиологии и молекулярной фармакологии СПбГУ Анастасия Ваганова.
При этом исследование показало, что содержание мРНК соответствующих генов у обычных особей и с малым количеством DAT значимо не различалось. Как предполагают ученые СПбГУ, причина кроется на этапах, следующих за считыванием генетической информации, — например, при синтезе белков или их последующей модификации.
Полученные результаты могут отражать приспособление полосатого тела к постоянно повышенному уровню дофамина, из‑за которого нервная система оказывается словно в шумной комнате, где сложно сконцентрироваться и выделить для себя что‑то значимое. Вместе с тем это может указывать и на общее ослабление синаптической передачи, обеспечивающей взаимодействие нейронов друг с другом. Иначе говоря, сигнал от одной клетки хуже достигает следующей — и их совместная работа становится менее слаженной.
Выявленные нарушения в дальнейшем могут стать потенциальными биомаркерами для оценки эффективности лечения на животных моделях. В следующих исследованиях биологи СПбГУ планируют изучить действие антиоксидантов и возможность их использования в качестве дополнения к поддерживающей терапии при РАС и СДВГ.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ
Источник фото: 123rf.com
