Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) обнаружили, что у взрослых мышей с аутизмоподобными нарушениями после одной дозы рапамицина примерно на два часа заметно меняется работа мозга и поведение. При этом препарат не успевает «перестроить» уже сформировавшиеся структуры мозга — значит, ключом к эффекту могла стать быстрая преходящая перенастройка нейронных сетей.
Работа опубликована в журнале Nature Communications. Подробности эксперимента также приводит Medical Xpress.
Воспаление до рождения, последствия — на всю жизнь?
В эксперименте ученые использовали мышей, чьи матери на раннем этапе беременности подвергались легкому воспалительному воздействию. Оно было недостаточно сильным, чтобы заметно ухудшить состояние самок, но у потомства впоследствии сформировались хроническое воспаление, умеренная макроцефалия (патологическое увеличение объема мозга), нарушения работы сигнального пути mTOR и признаки, напоминающие некоторые проявления расстройств аутистического спектра у людей.
У взрослых животных наблюдались, необычная чувствительность к сенсорным стимулам, нарушения взаимодействия между участками мозга, повторяющиеся действия (стереотипия) и судороги.
Затем мышам ввели рапамицин — препарат, известный прежде всего как мощный иммунодепрессант. Он подавляет mTOR, молекулярный «регулятор роста и активности клеток», который в этой модели работал слишком активно.
Результат оказался неожиданно быстрым. Через два часа нейроны, работавшие чрезмерно активно, успокаивались, повышенная чувствительность к внешним стимулам уменьшалась, повторяющееся поведение ослабевало, а связи между зонами мозга нормализовались. Снизилась и частота судорог.
Мозг не переписали — ему словно сменили настройки
Главная интрига эксперимента в том, что за два часа невозможно масштабно перестроить физическую архитектуру мозга. Поэтому ученые предположили: рапамицин воздействовал прежде всего на функциональные механизмы.
Анализ активности генов показал изменения в работе участков ДНК, связанных с работой ионных каналов, а также с аутизмом и эпилепсией. Особенно заметным эффект оказался в возбуждающих нейронах. Иными словами, препарат, вероятно, помог временно восстановить баланс между возбуждением и торможением нервных клеток — нормализовал «громкость» мозговых сигналов.
Однако у этого научного сюжета нет голливудского хеппи-энда. Эффект оказался временным, а при ежедневном введении через несколько недель у животных развивалась толерантность. Кроме того, рапамицин обладает потенциально серьезной токсичностью и подавляет иммунную систему. Поэтому ученые не рассматривают его как готовое средство для лечения аутизма у людей.
Зато эксперимент подсказывает новые направления: воздействие на сенсорные мозговые цепи, восстановление баланса возбуждения и торможения, а также методы нейромодуляции. Исследователи фактически показали, что даже взрослый мозг может быстро менять режим работы, не дожидаясь капитального ремонта собственной «проводки».
Важно: новая работа с рапамицином выполнена на мышах и не доказывает, что препарат способен лечить аутизм у людей. Ее главный результат гораздо осторожнее и одновременно интереснее: некоторые нарушения работы мозга, возникшие на ранних этапах развития, могут оставаться функционально обратимыми даже во взрослом возрасте.
Взрослый мозг может оказаться более адаптивным, чем мы предполагали.
Что еще известно о «мини-мозгах» и аутизме
Термин «аутизм» иногда ошибочно связывают с английским предлогом и наречием out, обозначающим движение или нахождение вовне. На самом деле источник термина — греческий корень autos-, «само-» (ср. автомобиль — самодвижущийся). Подразумевается, что пациент с расстройством аутистического спектра живет в отвлеченном самостоятельным мире и испытывает проблемы в межличностных коммуникациях.
Признаки аутистического поведения замечены у многих знаменитостей прошлого и настоящего. Некоторые исследователи и биографы предполагают наличие аутистических черт у ряда известных исторических личностей, включая Исаака Ньютона, Чарльза Дарвина, Альберта Эйнштейна и Вольфганга Амадея Моцарта. Также они наблюдаются у певицы Сюзан Бойл и Кортни Лав, актеров Энтони Хопкинса и Дэна Эйркройда, активистки Греты Тунберг и лидера мирового списка Forbes Илона Масак.
Аутизм (расстройство аутистического спектра или РАС) нельзя вылечить полностью, так как это пожизненная особенность работы мозга. Однако его нужно и важно корректировать: специальная терапия помогает развить речь, научиться общаться, справляться со страхами и жить самостоятельной жизнью в обществе.
Работы последних лет показали, что органоиды, выращенные из клеток детей с расстройствами аутистического спектра, могли расти примерно на 40% быстрее моделей, созданных из клеток здоровых детей. Такие эксперименты помогают исследовать развитие мозга напрямую, а не только по косвенным признакам.
Ранее ученые использовали человеческие мозговые органоиды — миниатюрные трехмерные модели мозга — для изучения редких форм аутизма и тестирования экспериментальных препаратов. В одном из таких исследований, о котором писал Hi-Tech Mail, специалисты изучали органоиды, созданные из клеток пациентов с нарушением гена MEF2C, и проверяли действие препарата NitroSynapsin. Подробности исследования — здесь