Изменение экспрессии генов, связанных с нервными синапсами, может влиять на развитие биполярного расстройства

Новое исследование транскриптома показало, что причиной биполярного расстройства могут являться химические и структурные изменения нервных синапсов головного мозга.

От биполярного расстройства страдают почти 7 миллионов человек в США (USA). Для этого состояния характерны эпизоды мании и депрессии, которые трудно поддаются лечению. Ученые Медицинской школы университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins School of Medicine) сравнили экспрессию генов определенных областей мозга у пациентов с биполярным расстройством и людей без него и смогли выявить изменения, характерные для этого заболевания.

С помощью исследования транскриптома ученым удалось обнаружить около 1000 дифференциально экспрессируемых генов. Многие из них можно разделить на два модуля: гены, связанные с микроглией, иммунными и воспалительными процессами; и гены, влияющие на синапсы, один из которых участвует в организации синаптических рецепторов. Результаты исследования были опубликованы в Nature Neuroscience.

«Это первое глубокое изучение молекулярной биологии мозга людей, умерших от биполярного расстройства, которое основано на генетических анализах, а не биохимических исследованиях образцов мочи, крови или кожи. Когда мы разберемся в механизмах развития этого загадочного состояния мозга, тогда можно будет начать разработку новых таргетных методов лечения», – говорит ведущий автор исследования Томас Хайд (Thomas Hyde) из Института развития мозга им. Либера Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins and the Lieber Institute).

Исследователи выполнили секвенирование РНК 511 образцов тканей головного мозга 295 доноров, 138 из них имели биполярное расстройство, 157 были в контрольной группе. Ученые изучили две области мозга: миндалевидное тело и субгенуальную переднюю поясную кору, которые участвуют в формировании поведения, эмоций, памяти и настроения. Около 960 генов имели разный уровень экспрессии в двух группах, причем в субгенуальной передней поясной коре различия были значительнее, а большинство генов оказались белок-кодирующими.

С помощью анализа взвешенных сетей коэкспрессии генов исследователям удалось идентифицировать 20 генных модулей, связанных с развитием биполярного расстройства. В основной модуль вошли гены, ассоциированные с микроглией, иммунными и воспалительными процессами, экспрессия которых подавлена при этом состоянии. Это подчеркивает роль микроглии в развитии биполярного расстройства. Исследователи отметили, что четыре из этих генов также связаны с болезнью Альцгеймера. Как показали предыдущие исследования, это состояние может иметь схожую природу с биполярным расстройством.

Второй модуль включает в себя гены, влияющие на синапсы, один из них TAMALIN, он участвует в организации метаботропных глутаматных рецепторов. Экспрессия большинства этих генов также была подавлена. Однако этот генный модуль не прошел по критериям для множественного тестирования.

Ранее Консорциумом психиатрической геномики (Psychiatric Genomics Consortium) были описаны генетические локусы, связанные с биполярным расстройством. Исследователи решили проверить, есть ли среди них локусы количественных признаков (ЛКП) экспрессии, и обнаружили, что около трети из них содержат значительные участки ЛКП. Таким образом, удалось выявить роль генов SCN2A и GRIN2A, кодирующих мембранные белки, которые участвуют в передаче межнейронных сигналов. SCN2A кодирует синтез альфа-субъединицы потенциалзависимого натриевого канала. Этот ген активно экспрессируется в головном мозге, особенно в возбуждающих глутаматергических нейронах, и ранее он уже был описан при нарушениях развития мозга и расстройствах аутистического спектра.

«Идентификация конкретных генов поможет понять причины молекулярных изменений, которые приводят к биполярному расстройству. Это позволит разработать новые методы лечения», – говорит Хайд.