Российские нейробиологи выяснили, что тревожно-депрессивное расстройство у мышей связано с нарушениями энергетического обмена в мозге. Полученные данные помогут по-новому взглянуть на механизм развития депрессии и других психоэмоциональных заболеваний. Результаты работы опубликованы в BMC Neuroscience. Исследование выполнено при поддержке РНФ.
«Результаты этого исследования подтверждают выводы наших предыдущих работ, – говорит Наталия Кудрявцева, заведующая сектором нейрогенетики социального поведения Института цитологии и генетики СО РАН, в котором проводилось исследование. – Значит, психоэмоциональные нарушения из-за постоянных социальных конфликтов вызывают серьезную дисфункцию митохондрий в мозге. Последствия этих нарушений могут наблюдаться при многих неврологических и психоэмоциональных заболеваниях, в том числе депрессии, биполярном расстройстве и шизофрении. Подробное изучение механизмов развития митохондриальной дисфункции может дать ключ к новым методам лечения этих болезней».
Всемирная организация здравоохранения утверждает, что 5 из 10 основных причин нетрудоспособности в большинстве стран мира имеют отношение к психическим и поведенческим расстройствам. До 95% людей, страдающих депрессией, имеют диагноз тревожного расстройства.
Существовала гипотеза, что развитие психических болезней, таких как депрессия, биполярное расстройство и шизофрения, связано с дефектами митохондрий. Эти «энергетические станции» клеток отвечают за образование молекул АТФ, необходимых для большинства реакций в живых организмах. Дефекты митохондрий появляются как из-за врожденных мутаций, так и из-за неблагоприятных внешних условий. В последнем случае может нарушаться экспрессия (работа) генов митохондрий, не содержащих никаких мутаций. Если ген работает слабо, то кодируемого им белка образуется меньше нормы. Если работа гена повышена, то в клетках появляется слишком много белка.
Работа одних и тех же генов различается в разных органах и в мозге. Нейробиологи из Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН провели эксперимент на смоделированной у мышей депрессии, чтобы узнать, сопутствуют ли психоэмоциональным нарушениям у животных дефекты в работе митохондрий в разных отделах мозга.
Исследователи выбрали для изучения подсемейство генов Slc25a*. Гены этой группы кодируют многочисленные белки-переносчики, расположенные на внутренней оболочке митохондрий. Каждый из белков отвечает за перенос в митохондрии и обратно определенного вещества. Всего в исследовании сравнивалась работа 47 генов.
Эксперимент проводился на самцах мышей. Ученые использовали модель депрессии, вызванной хроническими социальными конфликтами. Эту модель раньше разработали ученые в Институте цитологии и генетики. Чтобы вызвать конфликт, двух мышей помещали в разделенную прозрачной перегородкой клетку. После двух дней привыкания к таким условиям перегородку убирали на 10 минут. Между самцами возникала драка, и становилось ясно, кто из двух самцов победитель (агрессор), а кто побежденный (жертва): мышь-агрессор преследовала соседа, атаковала его, а тот только пассивно защищался. При этом 10 минут, как правило, было недостаточно, чтобы побежденный самец физически пострадал от нападения. Обе мыши переживали только эмоциональное воздействие конфликта. Всего эксперимент продолжался 20 дней, в результате чего у побежденных мышей формировалось тревожно-депрессивное расстройство. Несмотря на победы в схватках, у агрессивных самцов тоже формировалась поведенческая болезнь.
Для анализа работы генов ученые взяли образцы отделов мозга как депрессивных, так и агрессивных мышей. Для сравнения использовали контрольную группу самцов того же возраста, которые не участвовали в агрессивных столкновениях. Экспрессию генов в разных отделах мозга мышей исследовали так: выделяли и расшифровывали структуру матричной РНК, которая синтезируется на основе ДНК, а затем сама служит матрицей для синтеза белков. Чем больше в клетке мРНК, соответствующей определенному гену, тем больше на ее основе производится белка и тем выше экспрессия этого гена.
Сравнив работу генов у контрольных мышей и мышей, живших в условиях хронического социального стресса, ученые подтвердили, что нарушения возникли и у агрессивных, и у депрессивных мышей. Экспрессия большинства генов у обеих групп изменилась в гипоталамусе – отделе мозга, регулирующем стрессовые реакции и многие физиологические процессы. Исследователи связали это с развитием тревожности у всех экспериментальных животных, независимо от их статуса в конфликтах. Экспрессия генов менялась и в гиппокампе, играющем важнейшую роль в формировании памяти, эмоциональных механизмах и в процессе образования новых нейронов. При этом у агрессивных и депрессивных самцов рост новых нейронов изменялся противоположным образом. Эти данные показывают, что при хронических социальных конфликтах, которые приводят к развитию тревожно-депрессивного расстройства у животных, работа митохондрий нарушается сразу в нескольких отделах мозга, и активность генов в разных отделах мозга агрессивных и депрессивных животных может меняться по-разному.
Текст: РНФ