Актуальні новини психіатрії та неврології

Чи може мозковий «центр страху» регенерувати

Мозок людини невпинно створює нові нейрони. Дані останніх досліджень вказують на те, що цей процес проходить переважно в мигдалеподібному тілі. Дослідники з Університету Квінсленда в Сент-Лючії (Австралія) підтвердили експериментально, що мозок дорослого ссавця може генерувати нові нейрони саме в цій ділянці мозку.

Отримані результати були опубліковані в журналі Molecular Psychiatr (2017:1–12), що може стати вагомою основою для подальших клінічних досліджень таких станів, як тривога, фобії та посттравматичний стресовий розлад.

Нейрогенез — ​це процес, під час якого в мозку дорослого ссавця генеруються нові нейрони. Він відіграє вирішальну роль у когнітивній пластичності мозку людей та інших ссавців. Доведено, що людський мозок під час процесу навчання продукує щодня понад 700 нових нейронів. Молоді клітини за нормальних умов утворюються в гіпокампі, який бере участь у формуванні та зберіганні нових спогадів.

Дослідники з Університету Квінслендського інституту мозку (Австралія) підтвердили, що мозок дорослого ссавця може генерувати нейрони і в іншій його ділянці, а саме в мигдалеподібному тілі. Його називають «центр страху», тому що ця зона відповідає за спрацьовування нашої природної відповіді: прийняття рішень та виникнення емоційних реакцій, формування довготривалої пам’яті, а також старт-рефлексів у разі небезпечних ситуацій.

Один із авторів дослідження, доктор D. J. Jhaveri пояснює роль мигдалеподібного тіла в «навчанні страхом» або «стані страху», як нейропроцес, за допомогою якого ссавці асоціюють стимули певної ситуації з попереднім негативним досвідом.

«Навчання страхом» спричиняє класичну відповідь «бий-або-біжи» — ​підвищення частоти серцевих скорочень, пересихання слизової оболонки рота, пітливість долонь. При цьому мигдалеподібне тіло також відіграє важливу роль у генеруванні почуття страху та відчаю в разі виникнення, наприклад, фобій і посттравматичних стресових розладів (ПТСР).

Відкриття генерації нейронів у цій зоні мозку може стати визначним досягненням у лікуванні таких нейропсихіатричних станів, як тривога, депресія і ПТСР.

Доктор D. J. Jhaveri et al. провели аналіз нейросфери (neurosphere assay) дорослих мишей із метою вивчення процесів нейрогенезу. Це стандартна техніка, яку широко застосовують для вивчення вказаного процесу та модулювання нейронного розвитку. Він передбачає культивування in vitro стовбурових клітин або клітин-попередників in vitro, які розвиваються і набувають специфічності нейронів.

Використовуючи оцінку нейросфери, дослідники віднайшли невелику кількість клітин-прекурсорів у базолатеральному мигдалеподібному тілі мозку миші. Потім вони підтвердили, що ці клітини стають на шлях розвитку, перетворюючись на «зрілі та функціональні інтернейрони, що персистують у базолатеральній частці мигдалини щонайменше 8 тижнів після народження».

Клітини-прекурсори більш диференційовані, аніж стовбурові. На відміну від плюрипотентних стовбурових клітин, прекурсори вже частково трансформувались та набули властивостей специфічних типів клітин.

Розміщуючи піддослідних мишей у певних умовах з подальшою дисекцією їхнього мозку, науковці досліджували, чи має контекстуальне навчання страхом вплив на ці нейрони. Автори дійшли висновку, що стан страху не підвищує кількість нейросфер у базолатеральній мигдалині.

Дані дослідження продемонстрували, що клітини-попередники є в дорослих тварин і генерують функціональні інтернейрони, але їхня активність не регулюється амигдала-залежною парадигмою навчання.

Професор P. Sah, один із дослідників, стверджує, що ця знахідка знаменує епоху змін нашого розуміння про регенеративні можливості мозку. «Відомо, що нові нейрони можуть утворюватися в мозку дорослої людини, але визначним є те, що ці нейрони вперше були знайдені в мигдалеподібному тілі».

«Наше дослідження має величезне значення для розуміння ролі мигдалеподібного тіла в регуляції страху та страхітливих спогадів», — зазначили вчені. — ​Ми знайшли стовбурові клітини в мигдалеподібному тілі дорослих мишей. А це означає, що нейрогенез відбувається як у вказаній зоні, так і в гіпокампі. Вказане дослідження поглиблює наше розуміння щодо пластичності мозку і розширює межі сутності поняття функціонального значення нових нейронів мигдалеподібного тіла».

Нова навчальна комп’ютерна програма сприятиме ранній діагностиці хвороби Альцгеймера

За даними попереднього тестування навчальної програми, розробленої дослідниками Університету Кейс Вестерн Резерв (США), виявлено, що вона може бути набагато інформативнішою за інші методи діагностики хвороби Альцгеймера (ХА).

Нині більш ніж 5 млн американців страждають на вказаний розлад, і їхня кількість зростає в міру старіння популяції. ХА — ​це незворотний, прогресуючий процес, який повільно «руйнує» пам’ять та навички мислення. Згідно з даними Національного інституту старіння (NIA) та опублікованими дослідженнями, наразі ліків від цієї хвороби немає, деякі препарати можуть лише затримувати або попереджати наростання симптомів і уповільнювати погіршення стану хворого на термін до 5 років.

Тим часом рання діагностика та невідкладний початок лікування як ціль нової комп’ютерної програми — ​це ключ до покращення здоров’я та подовження самостійності пацієнтів із ХА.

Комп’ютерна програма інтегрує спектр індикаторів вказаного захворювання, включаючи помірне когнітивне зниження. Алгоритм, який вчені назвали Cascaded Multi-view Canonical Correlation (CaMCCo), у два послідовні етапи відбирає найбільш значущі симптоми, передбачаючи наявність у людини захворювання на ранній стадії.

Singanamalli et al. у статті «Cascaded Multi-view Canonical Correlation (CaMCCo) for Early Diagnosis of Alzheimer’s Disease via Fusion of Clinical, Imaging and Omic Features», що була опублікована в журналі Scientific Reports (2017; 7: 8137), навели результати тестування вказаної програми. Дослідники використали дані 149 пацієнтів із ХА, проаналізувавши результати магнітно-резонансного сканування, характеристики гіпокампу, рівень метаболізму глюкози в мозку, білкові та генетичні особливості, рівень когнітивного зниження та інші параметри.

«Алгоритм припускає, що кожен окремий параметр забезпечує іншу картину захворювання, ніби приміряє окуляри з різнокольоровими скельцями», — ​прокоментувала А. Madabhushi.

Програма оцінює зміни у два способи:

• по-перше, алгоритм вибирає параметри, що якомога більше різняться в здорових людей і осіб із ХА;
• по-друге, він відбирає «нездорові» змінні, які найбільше відрізняються від змін у пацієнтів із помірним когнітивним зниженням та пацієнтів із ХА.

Види, що залишились, комбінують задля створення достеменної картини захворювання. За словами дослідників, CaMCCo перевершив інші методи діагностування ХА (діагностування за окремими предикторами і методи, що комбінують предиктори без селективної оцінки). Вказаний спосіб також виявився кращим у прогнозуванні помірного когнітивного зниження.

Науковці планують використовувати програмне забезпечення в режимі спостереження — складання тестів для пацієнтів у співавторстві з неврологами, де комп’ютер буде обробляти отримані дані. Якщо CaMCCo доведе свою ефективність у прогнозуванні ранньої ХА, дослідники готуються провести клінічне дослідження для подальшого оцінювання цього методу.

Регенерація нервових волокон у міксі молекул

Пошкодження аксона нейрона або нервового волокна — ​«довгого хвоста», який надсилає сигнали з тіла клітини є ключовим елементом травми спинного мозку.

Науковці можливо віднайшли спосіб вирощувати аксони заново після уражень спинного мозку. Цей винахід може допомогти пацієнтам із пошкодженнями спинного мозку, інсультом або іншими нейродегенеративними захворюваннями відновлювати їхні рухові навички.

Група дослідників із Бостонської дитячої лікарні в штаті Массачусетс (США) та Гарвардської медичної школи (Велика Британія) на чолі з He Zhigang розробила «рецепт» суміші молекул і протестувала її терапевтичний потенціал на мишах з ураженнями спинного мозку та інсультом.

Інсульт є лідируючою причиною паралічу в Сполучених Шатах Америки, нині налічується близько 5,4 млн осіб, які живуть із різними його формами. Пошкодження спинного мозку посідає друге місце серед причин розвитку паралічу, що становить 27% від усіх випадків паралічу.

Нейрон складається з тіла клітини та двох відростків: дендрит та аксон, який виглядає як довга струна, що надсилає сигнали з клітини. Після того як пацієнт переніс інсульт чи зазнав травми спинного мозку, аксони в мозковій корі та вздовж спинного мозку пошкоджуються.

У новому дослідженні науковці ввели суміш певних молекул миші, очікуючи на відновлення в неї аксонів. Результати проведеної роботи було опубліковано в журналі Neuron (2017).

Вчені врахували дані попереднього дослідження, в якому було з’ясовано, що під дією гормону росту в печінці секретується інсуліноподібний фактор росту 1 (ІФР1) та остеопонтин (ОПН) — ​багатофункціональний протеїн, який бере участь не тільки в процесах реконструкції кісткової тканини, але і посідає чільне місце в продукуванні цитокінів, регулюванні клітинної міграції, адгезії та диференціації різних клітин, зокрема макрофагів, ендотеліоцитів, гладком’язових клітин, лімфоцитів і фібробластів, а також проявляє про- і антизапальні властивості. Він також відіграє суттєву роль при таких нейродегенеративних захворюваннях, як розсіяний склероз, хвороба Паркінсона та хвороба Альцгеймера.

Використовуючи модель травми спинного мозку, Не Zhigang et al. спостерігали за двома групами мишей: перша, що отримала суміш молекул після ураження, друга, контрольна, яка не отримувала нічого.

У першій групі мишам вводили ін’єкції та суміші ІФР1 та ОПН через день після нанесення травми спинного мозку. Потім дослідники тестували рухові можливості мишей, включно з моторними навичками, шляхом фіксації їхньої здатності ходити горизонтальними сходами з нерівномірно розташованими сходинками.

Внаслідок чого було виявлено, що, порівняно з контрольною групою, проліковані миші продемонстрували різке покращення їхніх рухових навичок. У контрольній групі, що не отримувала лікування, рухові навички поступово і частково відновлювались після травми завдяки природним факторам росту. Незважаючи на те, що багато моторних функцій у мишей відновилися, залишилися й ті, що були значно порушеними — ​це було виявлено за допомогою нерегулярних сходинкових тестів. Проте проліковані миші робили набагато менше помилок під час тестів, а саме на 12-му тижні після травми тільки 46 % із них робили помилки (проти 70 % із контрольної групи).

Далі науковці намагалися протестувати, чи покращить отримані результати додавання 4-амінопіридин‑3-метанолу — ​блокатора калієвих каналів, відомого здатністю підвищувати аксональну провідність у пацієнтів із розсіяним склерозом. Після долучення третього інгредієнта, рівень помилок у мишей знизився до 30 %. Натомість неліковані миші допускали близько 20 % помилок. Отже, проліковані миші почувалися навіть більш ніж добре порівняно зі здоровими.

«В нашій лабораторії ми вперше отримали метод лікування, який дає змогу нейронам після травми спинного мозку та інсульту функціонально відновитися», — ​зазначив доктор Не Zhigang.

Щоб упевнитися в тому, чи дійсно отримані результати є наслідком відновлення аксонів, дослідники також розглянули зріз спинного мозку миші. «Ми побачили те, на що очікували — ​аксони проростали в спинному мозку. Але ми також виявили підвищене аксональне проростання в субкортикальній зоні, на що навіть не сподівалися».

Не Zhigang et al. виконали подальші тести, в яких створили генетично модифікованих мишей із недостатністю аксонів у кортикоспінальному тракті спинного мозку. Результати оцінювання рухових навичок мишей засвідчили, що рівень помилок у посттравматичний період у них суттєво знизився.

Зазначені дані дають надію, що відновлення, досягнуте шляхом введення терапевтичної суміші, не так суттєво залежить від проростання аксонів у субкортикальній зоні, а більшою мірою асоційоване з регенерацією кортикоспінальних аксонів.

Отже, «функціональні результати підкоркових аксонів, що, як бачимо, відновлюються, наразі залишаються лише випробуваннями», — зазначає Не Zhigang. Наступним кроком має бути планування процесу тестування молекулярної суміші під час клінічних досліджень у людській популяції.

Підготувала Катерина Гавриш