Могут ли изменения в энергетических путях мозга вызвать депрессию?
Новое исследование выявило мутации в коде ДНК, которые могут повлиять на энергетический обмен. Также была обнаружена связь с большим депрессивным расстройством.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) описывает депрессию как «ведущую причину инвалидности во всем мире».
От него страдают более 300 миллионов человек по всему миру.
Эксперты считают, что многие факторы способствуют развитию большого депрессивного расстройства (БДР).
К ним относятся генетика, факторы окружающей среды, включая жестокое обращение, физиологию мозга и иммунную систему.
Одна из теорий заключается в том, что нарушения энергетического обмена в головном мозге могут способствовать развитию у человека БДР.
Концептуально это относительно легко проследить. Мозгу требуется гораздо больше энергии, чем другим органам. Любые нарушения этой тонко настроенной системы могут иметь серьезные последствия.
Медицинские новости сегодня недавно сообщил об исследовании, в котором исследователи удалили ген Sirt1 в возбуждающих нейронах переднего мозга мышей-самцов. В результате резко сократилось количество митохондрий в этих клетках, что сопровождалось симптомами депрессии.
Митохондрии, так называемые электростанции клетки, представляют собой специализированные отделы, которые преобразуют пищу, которую мы едим, в химическую энергию, необходимую нашим клеткам для функционирования. Каждая клетка имеет множество митохондрий, обеспечивающих бесперебойную подачу энергии.
Если мы уменьшим их количество или нарушим сложные метаболические пути, клетки могут погибнуть из-за энергетического голодания.
В статье, недавно опубликованной в журнале Исследования нуклеиновых кислотученые использовали биоинформатические инструменты для выявления крупных мутаций в генетическом коде митохондрий. Они обнаружили их значительную молекулярную подпись в подмножестве образцов мозга с БДР.
Выявление почти 4500 мутаций
Гены в митохондриях и некоторых в ядре клетки несут ответственность за поддержание работы электростанций. Мутации в этих генетических местах могут вызывать митохондриальные заболевания. Человек может унаследовать эти мутации, но они также могут накапливаться в течение жизни.
Ученые знают, что делеции, тип мутации ДНК, при которой отсутствует большой участок генетического кода, вызывают ряд митохондриальных заболеваний.
Ведущий автор исследования Брук Э. Хьелм, доцент кафедры клинической трансляционной геномики в Университете Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе, объяснила MNT что исследователи уже идентифицировали около 800 таких делеций в митохондриальном геноме.
«Итак, - сказала она, - я воспользовалась инструментом, который уже доступен исследовательскому сообществу под названием MapSplice, и разработала процесс, позволяющий использовать его для обнаружения и количественной оценки делеций митохондрий».
Этот проект был реализован в лаборатории доктора Маркиза Воутера на кафедре психиатрии и поведения человека Калифорнийского университета в Ирвине, где доктор Хьелм завершила свою постдокторскую подготовку по психиатрической генетике.
Доктор Воутер и его лаборатория в течение нескольких лет изучали делеции в митохондриальной ДНК, в частности изучали ткани мозга людей с психическими расстройствами.
Хотя Хьельм была уверена, что ее инструмент анализа позволит ей идентифицировать многие делеции в ее образцах, она была удивлена, обнаружив их так много.
В 93 образцах людей, взятых у 41 умершего человека, включенных в исследование, она обнаружила около 4500 делеций.
Однако не все эти мутации обязательно вызывают заболевание. Если мутация происходит только в нескольких митохондриях в клетке человека, остальные электростанции могут восполнить пробел. Однако, если он достигает определенного порога, ячейка может перестать нормально функционировать.
«Одна вещь, которая показалась мне особенно интересной, заключалась в том, что многие делеции, которые я обнаружил (особенно те, которые были идентифицированы во многих образцах), были ранее идентифицированы у [тех] с митохондриальными заболеваниями», - пояснил Хьельм.
«Это означает, - продолжила она, - что есть делеции, которые ранее наблюдались только у одного или нескольких [людей] с диагностированным митохондриальным заболеванием, что позволяет предположить, что они редки, хотя на самом деле эти делеции, вероятно, встречаются у всех нас. , их просто недостаточно, чтобы вызвать заболевание ».
В подмножестве образцов MDD есть делеции
Разработав новый инструмент биоинформатики, Хьельм и ее коллеги задались целью ответить на следующий вопрос: есть ли у людей с диагностированными психическими заболеваниями доказательства митохондриальной дисфункции в мозгу?
Из 41 человека, включенного в исследование, девять имели диагноз БДР.
Хьельм обнаружила большое количество «высокоэффективных» делеций, как она называет их в исследовании, в тканях мозга двух людей с БДР.
«По нашим данным, у части [людей] с БДР имеется большая делеция митохондрий в мозге […]».
Брук Э. Хьельм
Как именно удаления могут вызывать депрессию?
По словам Хьельма, «основной принцип заключается в том, что клетки вашего мозга (нейроны) нуждаются в энергии для правильного функционирования и взаимодействия друг с другом, и поскольку эти клетки не получают энергию от достаточного количества здоровых митохондрий, они не могут передавать сообщения от одной регион к другому или реагировать на внешние раздражители так, как они должны ».
Она также поделилась некоторыми из оставшихся вопросов, в том числе о том, чтобы лучше понять, «какие области мозга восприимчивы к этому и […] какая доля [людей] с депрессией имеет эту конкретную проблему с митохондриями».
Определение того, кто несет делеции в своем митохондриальном геноме, станет серьезным препятствием, которое команде необходимо будет преодолеть. Поскольку удаление ткани мозга для диагностики нецелесообразно, Хьельм указал, что потребуются новые методы визуализации мозга или тесты на биомаркеры.
В конечном итоге Хьельм надеется, что это позволит медицинским работникам использовать индивидуальный подход к медицине и подбирать методы лечения, которые с наибольшей вероятностью будут направлены на устранение основных молекулярных причин БДР у этих людей.
