Шизофрения и старение связаны со снижением экспрессии генов SNAP

Изменения в активности экспрессии генов в нейронах и астроцитах мозга, характерные как для пациентов c шизофренией, так и для пожилых людей, говорят о возможной общей биологической основе снижения когнитивных функций. К таким выводам пришли ученые из Института Броуда (Broad Institute), Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School) и других организаций.

В здоровой ткани головного мозга функционирует так называемая программа синапсов нейронов и астроцитов (SNAP), при которой синапсы и нейроны координировано регулируют свою экспрессию. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что снижение активности SNAP играет определённую роль в старении и развитии шизофрении, а значит становится возможной мишенью при терапии когнитивных нарушений, возникающих у пациентов с шизофренией и людей пожилого возраста.

«Наука часто фокусируется на том, какие гены экспрессирует каждый тип клеток. Изучив ткань головного мозга людей и проанализировав полученные данные с помощью компьютерного обучения, мы смогли сделать следующие выводы — эти типы клеток не действуют как независимые единицы, они имеют тесную координированную связь», — говорит Стив МакКэрролл (Steve McCarroll, PhD), директор геномной нейробиологии в центре психиатрических исследований Броуда и главный автор исследования.

Посмертный анализ ткани головного мозга 191 донора в возрасте 22–97 лет показал, что и астроциты, и нейроны синхронно снижают экспрессию генов, которые поддерживают синапсы у пожилых людей и у пациентов с шизофренией. Когда нейроны подавляют экспрессию генов, ассоциированных с работой синапсов, астроциты действую аналогичным образом.

В исследовании учёные использовали секвенирование одноядерной РНК для анализа экспрессии генов в клетках головного мозга 94 человек с шизофренией и 97 участников без этого заболевания. Они также разработали вычислительный метод для распознавания и фиксации данных повторяющихся моделей экспрессии генов во многих клетках. Среди генов SNAP, уровень экспрессии которых изменился, многие были из тех, которые ранее связывали с повышенным риском развития шизофрении.

Эта информация позволяет перейти на новый уровень понимания генетических факторов, ассоциированных с данным заболеванием. «Давно известно, что нейроны и синапсы играют важную роль в риске развития шизофрении. Поставив вопрос по-другому: какие гены динамически регулирует каждый тип клеток, мы обнаружили, что астроциты, вероятно, тоже участвуют в этом процессе», — говорит Эми Линг (Emi Ling, PhD), научный сотрудник лаборатории МакКэрролла.

Уровни экспрессии SNAP различались и у здоровых людей, но в большинстве случаев это объяснялось возрастом — экспрессия генов существенно снижалась у многих, но не у всех пожилых людей. Более того, это не зависело от того, была ли диагностирована шизофрения. Поэтому учёные предположили, что изменения экспрессии SNAP влияют на когнитивные способности и в пожилом возрасте.

Исследователи продолжат изучать, присутствуют ли изменения экспрессии SNAP при других когнитивных расстройствах, таких как биполярное расстройство и депрессия. Они также надеются установить, как экспрессия SNAP влияет на обучение и когнитивную адаптивность.