Ключевой ген в развитии шизофрении и аутизма снижает миелинизацию аксонов

Специалисты из Кардиффского университета и Института нейронаук и психического здоровья в Кардиффе (Великобритания), нашли ген, вероятно, играющий ключевую роль в развитии шизофрении, аутизма и других психиатрических заболеваний. Это ген CYFIP1, мутация в котором приводит к истончению миелиновой оболочки отростков нейронов, что нарушает коммуникацию между разными частями мозга.

Авторы работы исходили из ранее установленного факта, что делеция (выпадение участка ДНК) в участке на 15-й хромосоме 15q11.2 связана с повышенным риском психиатрических заболеваний. Она относится к типу генетического полиморфизма под названием CNV (copy number variant), при котором варьирует число повторов определенного нуклеотидного фрагмента. В предыдущих работах было сделано предположение, что эта делеция вызывает нарушения в проводящих путях мозга. Известно, что она увеличивает риск шизофрении, аутизма и других психиатрических заболеваний в два-четыре раза, а также значительно повышает риск развития эпилепсии. В участок, затронутый данной делецией, входит четыре гена. Из них ученые обратили особое внимание на ген CYFIP1, поскольку он вовлечен в ключевые процессы работы нейронов и синапсов.

Исследователи работали на мутантных крысах, которым методом CRISPR/Cas9 удалили фрагмент гена CYFIP1 в одной из аллелей. Их мозг исследовали методом DTI (Diffusion tensor imaging); это разновидность магнитно-резонансного сканирования головного мозга, которую используют для изучения проводящих путей. Оказалось, что у крыс с дефицитом гена CYFIP1 по сравнению с нормальными животными достоверно меняется строение длинных отростков мозга — аксонов. Мутация вызывает истончение миелиновой оболочки, которая покрывает аксон и обеспечивает изоляцию, необходимую для быстрого проведения нервного импульса. В особенности страдает миелиновая оболочка аксонов в составе мозолистого тела — толстого пучка проводящих путей, соединяющих два полушария, и наружной капсулы — другого крупного проводящего пучка.

Исследователи выяснили, что истончение миелиновой оболочки происходит из-за снижения числа олигодендроцитов — это клетки нейроглии, которые снабжают миелином аксоны нейронов в центральной нервной системе (аналогично шванновским клеткам в системе периферических нервов). У мутантных крыс в молозистом теле и наружной капсуле содержалось достоверно меньше зрелых олигодендроцитов, чем у контрольных животных. Причиной оказалось нарушение дифференцировки нейральных стволовых клеток в олигодендроциты.

Наконец, по разным тестам авторы оценили у мутантных крыс поведенческие изменения и обнаружили, что у них снижена пластичность поведения: хотя эти крысы нормально обучаются, после обучения какой-либо задаче они с большим трудом переучиваются на другую.

Основываясь на результатах своих экспериментов, ученые планируют изучить состояние миелиновой оболочки аксонов у людей с делецией 15q11.2. «Мы считаем, что CYFIP1 является ключевым игроком в разрушительных эффектах делеции 15q11.2, и поскольку мы знаем, в какие функции мозга вовлечен этот ген, мы можем использовать эти знания, чтобы улучшить наше понимание психических расстройств и, может быть, найти новые и более эффективные методы лечения», — говорит первый автор работы Ана Сильва.