Некоторые гены активируются в клетках мозга человека после смерти

Исследования транскрипционного профиля мозга человека во многом осложнены логистическими проблемами – после смерти донора материала проходит несколько часов, прежде чем образец можно будет использовать в исследовательской работе. Изучение болезни Альцгеймера, шизофрении и аутизма возможно только на посмертных образцах. Поэтому очень важно понять, как посмертные образцы отличаются от живого мозга. Хирургическое лечение эпилепсии, подразумевающее удаление судорожного очага, предоставляет ученым возможность исследовать свежие ткани мозга. Кроме того, при заборе образцов можно дифференцировать регионы высокой и низкой активности благодаря интракраниальной ЭЭГ. Группа ученых под руководством доктора Джеффри Лёба из Университета Иллинойса исследовала эти образцы и изменения, происходящие в них с течением времени.

Авторы сравнили результаты высокопроизводительного РНК-секвенирования в посмертных и свежих образцах тканей мозга и выявили, что в живом организме наблюдается гораздо большее разнообразие вариантов сплайсинга одного транскрипта. Ген RBFOX1 иллюстрирует этот факт: по количеству его транскриптов прижизненные и постмортальные образцы не отличаются, но в первых присутствует примерно 17 вариантов транскриптов, а в последних редактирования РНК практически не было обнаружено.

Ученые проанализировали более 18 тысяч генов. Оказалось, что гены домашнего хозяйства мало затронуты посмертными изменениями. Но гены, чья экспрессия зависела от активности мозга, такие как RGS1, SOCS3, THBS1 и ZFP36, теряли варианты сплайсинга, а их экспрессия снижалась.  

Для изучения посмертных изменений авторы воспроизвели их на тканях коры мозга человека, которую до 24 часов держали при комнатной температуре. РНК-секвенирование показало потерю активности генов, зависящих от активности мозга. Они были в три раза более склонны к деградации, чем гены домашнего хозяйства. При этом чем сильнее ген экспрессировался в активных участках мозга при жизни, тем с большей вероятностью он был затронут постмортальной деградацией.

Эти различия можно объяснить неодинаковой скоростью гибели разных клеточных популяций. Кластерный анализ выявил две группы генов – одни, специфичные для нейтронов, теряли активность, а другие, напротив, экспрессировались сильнее по сравнению с прижизненными образцам. Последняя группа генов была специфична для микроглии и астроцитов. Гистологический анализ подтвердил эти наблюдения – между четырьмя и восемью часами после «смерти» нейроны набухли и к 12 часам начали погибать, а нейроглия активировалась между двумя и четырьмя часами и к 12 часам достигла пика активности, но после суток хранения при комнатной температуре деградировала, как и все окружающие ткани.

Авторы исследования объясняют полученные результаты тем, что активация глии происходит в ответ на кислородное голодание, это тщетная попытка клеток восстановить мозг после предполагаемой травмы.

«Полученные результаты не значат, что мы должны отказаться от исследований тканей человека, но стоит учитывать эти генетические и клеточные изменения и насколько возможно уменьшить интервал между смертью и забором образцов. Хорошая же новость состоит в том, что мы теперь знаем, какие гены и клеточные типы стабильны, какие деградируют, а какие активизируются после смерти, поэтому результаты посмертных исследований мозга теперь будет легче интерпретировать», — считает Джеффри Лёб.