Ген neuropilin-2 играет ключевую роль в межклеточной коммуникации мозга, регулируя миграцию тормозных нейронов и формирование синаптических связей в возбуждающих нейронах. Эти процессы являются основополагающими для нормальной работы мозга.
Недавнее исследование под руководством нейробиолога Виджи Сантакумар из Калифорнийского университета в Риверсайде, проведенное в сотрудничестве с исследователями из Ратгерского университета (Ньюарк, Нью-Джерси), проливает свет на то, как этот ген влияет на изменения поведения, связанные с расстройством аутистического спектра и эпилепсией. Опубликованное в журнале Nature Molecular Psychiatry, исследование определяет потенциальные пути для разработки более целевых терапий, направленных на снижение симптомов, характерных для этих состояний.
Ранее ученые связывали мутации в гене neuropilin-2 с развитием неврологических нарушений, таких как аутизм и эпилепсия, однако конкретные механизмы оставались неясными. В новом исследовании Сантакумар и её команда создали модель мыши с "выключением" гена в тормозных нейронах, чтобы изучить последствия удаления neuropilin-2.
Результаты показали, что отсутствие гена приводит к нарушению миграции тормозных нейронов, что влечет за собой дисбаланс между возбуждающими и тормозными сигналами в мозге.
«Этот дисбаланс приводит к аутистоподобному поведению и увеличивает риск возникновения судорог», — отметила Сантакумар. — «Наше исследование подчеркивает, как один ген может одновременно влиять на возбуждающие и тормозные системы мозга. Понимание работы neuropilin-2 в развитии нейронных цепей может помочь создать более точные методы лечения различных проявлений этих расстройств».
Уникальной особенностью исследования стало внимание к процессу миграции тормозных нейронов, в котором ген neuropilin-2 играет решающую роль. Ученые установили, что выборочное удаление гена во время критического периода развития нарушает регуляцию тормозных цепей, что приводит к дефицитам в поведенческой гибкости, социальном взаимодействии и повышает риск эпилептических приступов.
Полученные данные позволяют предположить, что воздействие на определенные этапы развития нейронных цепей может открыть новые возможности для терапевтических вмешательств, потенциально предотвращая возникновение таких нарушений при ранней диагностике.
«Изучение формирования тормозных цепей может помочь разработать стратегии лечения, которые улучшат прогноз для людей с аутизмом, особенно для тех, кто сталкивается с судорогами», — добавила Сантакумар.
Сантакумар пришла в Калифорнийский университет в Риверсайде в 2018 году из Ратгерского университета, чтобы расширить свои исследования нейронных цепей. Она стремится к многомерному пониманию функций мозга в норме и патологии, а также биологических процессов, способствующих развитию нарушений головного мозга.
Текущее исследование было выполнено с использованием передовых методов, включая поведенческие и физиологические оценки. Работа финансировалась Институтом здоровья мозга Ратгерского университета и Советом Нью-Джерси по изучению расстройств аутистического спектра.
«Это исследование — шаг вперед в понимании генетических и нейронных основ аутизма и эпилепсии», — подчеркнула Сантакумар. — «Очень важно продолжать изучение механизмов, регулирующих развитие и поддержание нейронных цепей. Это знание может помочь создать новые методы лечения для широкого спектра расстройств, от аутизма до синдрома дефицита внимания и шизофрении».
Исследование опубликовано в журнале Molecular Psychiatry под названием:
"Dysregulation of neuropilin-2 expression in inhibitory neurons impairs hippocampal circuit development and enhances risk for autism-related behaviors and seizures".
Авторы: Дипак Субраманиан, Кэрол Айзенберг, Эндрю Хуанг, Джиён Бэк, Хания Навид, Самикша Коматиредди, Майкл Шифлетт, Трейси Тран и Виджи Сантакумар.