Вчені з Єврейського університету в Єрусалимі виявили новий молекулярний механізм, який може впливати на розвиток деяких форм аутизму. Ключову роль у процесі відіграє оксид азоту, який може змінювати роботу захисного білка TSC2 у клітинах мозку. Зниження рівня TSC2 призводить до надмірної активності клітинного сигнального шляху mTOR, що контролює ріст клітин і синтез білків. У лабораторних експериментах блокування цього механізму допомогло відновити нормальний баланс клітинної активності. Дослідження опубліковане у науковому журналі Molecular Psychiatry і може допомогти у пошуку нових підходів до лікування розладу аутистичного спектра.
Нове дослідження пояснює, як порушується клітинна сигналізація в мозку
Міжнародна група вчених виявила важливий біохімічний механізм у мозку, який може запускати своєрідний «ефект доміно» у розвитку деяких форм розладу аутистичного спектра (РАС). Дослідники встановили, що ключову роль у цьому процесі може відігравати молекула оксиду азоту, яка за певних умов змінює роботу важливих клітинних систем.
Результати роботи показують: коли рівень цього хімічного сигналу в мозку підвищується, він здатен порушити баланс внутрішніх процесів нейронів. Це запускає ланцюгову реакцію, що зрештою впливає на комунікацію клітин мозку.
Дослідження провели науковці Єврейського університету в Єрусалимі, а результати опубліковано у престижному журналі Molecular Psychiatry видавничої групи Nature.
Як оксид азоту впливає на нейронні сигнали
Оксид азоту — це невелика молекула, яка в нормі допомагає клітинам мозку передавати сигнали одна одній. Вона діє як своєрідний регулятор, що підтримує точність і гнучкість нейронних мереж.
У новому дослідженні вчені зосередилися на тому, що відбувається, коли ця система працює неправильно.
Виявилося, що підвищений рівень оксиду азоту може запускати специфічний біохімічний процес, який змінює поведінку білків у клітинах.
Особливу увагу науковці приділили трьом ключовим елементам:
- молекулі оксиду азоту
- захисному білку TSC2
- клітинному сигнальному шляху mTOR
Саме ця система контролює важливі процеси в нейронах — ріст клітин, синтез білків та адаптацію мозкових мереж.
Чому білок TSC2 є критично важливим
У здорових клітинах білок TSC2 виконує роль своєрідного «гальма» для системи mTOR. Він стримує її активність, не дозволяючи клітинним процесам виходити з-під контролю.
Однак експерименти показали, що оксид азоту може хімічно змінювати цей білок через процес, відомий як S-нітрозилювання.
Після такої модифікації TSC2 стає нестабільним і поступово руйнується всередині клітини.
Коли рівень цього білка падає:
- система mTOR активується надмірно
- клітини починають виробляти більше білків, ніж потрібно
- нейронні мережі можуть працювати менш стабільно
Саме цей каскад подій дослідники описують як молекулярний ефект доміно, який потенційно пов’язаний із розвитком деяких форм аутизму.
Вчені знайшли спосіб зупинити ланцюгову реакцію
Наступним етапом дослідження стало питання: чи можна зупинити цей процес.
Команда використала експериментальні фармакологічні методи, що знижують вироблення оксиду азоту в нейронах.
Результат виявився обнадійливим:
- модифікація білка TSC2 припинилася
- рівень цього білка стабілізувався
- активність сигнального шляху mTOR повернулася до нормальних значень
Крім того, вчені створили модифіковану версію TSC2, яка була стійкою до впливу оксиду азоту. Це також допомогло запобігти порушенню клітинної сигналізації.
Дані клінічних зразків підтвердили лабораторні результати
Щоб перевірити свої висновки, дослідники проаналізували біологічні зразки дітей із діагнозом розлад аутистичного спектра.
Серед учасників були:
- діти з мутаціями гена SHANK3
- пацієнти з так званим ідіопатичним аутизмом, коли генетична причина невідома
У зразках ученим вдалося виявити ті самі закономірності, що й у лабораторних моделях:
- знижений рівень білка TSC2
- підвищену активність сигнального шляху mTOR
Це підтверджує, що описаний механізм може справді відігравати роль у біології аутизму.
Нові можливості для майбутнього лікування
Автор дослідження, професор Хайтам Амаль, наголошує, що аутизм має складну природу і не може пояснюватися лише одним біологічним механізмом.
Проте виявлення конкретного сигнального ланцюга — оксид азоту → TSC2 → mTOR — допомагає краще зрозуміти, як клітинні процеси можуть виходити з рівноваги.
На думку науковців, ці результати можуть відкрити нові напрямки досліджень, зокрема:
- розробку препаратів, що регулюють рівень оксиду азоту
- створення терапій, спрямованих на стабілізацію білка TSC2
- пошук способів нормалізації сигналізації mTOR у нейронах
Що таке розлад аутистичного спектра
Розлад аутистичного спектра — це нейророзвитковий стан, який впливає на соціальну взаємодію, комунікацію та поведінку.
РАС може проявлятися дуже по-різному. Вчені вважають, що на його розвиток впливають численні фактори:
- генетичні мутації
- біологічні особливості розвитку мозку
- складні клітинні сигнальні механізми
Саме тому дослідження таких шляхів, як mTOR, сьогодні є одним із ключових напрямків нейробіології.
