Подобно Златовласке, мозг ищет правильные пропорции. Правильное количество синапсов или связи между нервными клетками, определенное в раннем возрасте, имеет решающее значение для здорового мозга, который может изучать и сохранять информацию.
Теперь исследователи из Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне определили, что белок MeCP2 (метил-CpG-связывающий белок 2) имеет решающее значение для точной настройки количества синапсов. В отчете, который публикуется в сегодняшнем выпуске журнала Neuron, они сказали, что слишком мало MeCP2, как при расстройстве нервного развития, синдром Ретта, или слишком много MeCP2 может привести к умственной отсталости, проблемам с походкой или спастичностью и симптомам аутизма.
Фактически, общей основной темой расстройств аутистического спектра может быть нарушение связи между нейронами, вызванное аномальным количеством MeCP2, – сказал Сяо-Туан Чао, специалист в области медицины.D./ Ph.D. аспирант, работавший под наставничеством следователей BCM докторов. Huda Y. Зогби и Кристиан Розенмунд и является первым автором отчета. Зогби – профессор молекулярной генетики и генетики человека, педиатрии, неврологии и нейробиологии в BCM и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза, а Розенмунд – доцент кафедры молекулярной и человеческой генетики и нейробиологии.
В младенчестве девочки с синдромом Ретта кажутся нормальными в течение как минимум шести месяцев. Однако в возрасте от 6 до 18 месяцев их развитие останавливается, и они начинают регрессировать, теряя способность говорить. Затем у них появляются проблемы с ходьбой и сохранением равновесия, и у них развивается типичное поведение заламывания рук. Многие из их симптомов отражают симптомы аутизма. Лаборатория Зогби была первой, кто идентифицировал мутацию в гене MeCP2, которая приводит к слишком малому количеству этого белка, что вызывает у девочек развитие Ретта. Мальчики, страдающие расстройством, связанным со слишком большим количеством MeCP2, имеют спастичность и умственную отсталость с поведением, похожим на аутизм.
«MeCP2 играет важную роль в точной настройке количества синаптических ответов», – сказал Чао. Наличие нужного количества MeCP2 и нужного количества синапсов способствует здоровому развитию мозга.
«Начало жизни с правильным количеством синапсов имеет решающее значение», – сказал Зогби. «Что это определяет и как мы узнаем, что у нас правильный номер?”
Чао разгадал эту загадку, используя два разных набора мышей – у одной слишком мало MeCP2, а у другой слишком много – и спросил, что не так с их нейронами.
«Мы хотели знать, произошли ли изменения внутри самого нейрона или это вопрос всей сети и способа взаимодействия нейронов?” она сказала.
В лаборатории Розенмунда она смогла использовать его анализы, чтобы изучить синаптическую связь в отдельных нейронах, чтобы выяснить, что потеря MeCP2 заставляет нейроны «разговаривать на более низком уровне, выделяя меньше нейротрансмиттеров на нейрон», – сказала она. Напротив, удвоение MeCP2 вызывало противоположное – усиление связи между нейронами или синапсами. Что наиболее важно, она обнаружила, что синапсы функционируют нормально, но слишком мало MeCP2 означало, что было сформировано меньше синапсов, а слишком много MeCP2 означало, что было сформировано слишком много синапсов.
«Прелесть этого результата в том, что этот критический процесс в развитии синаптических связей в мозге жестко регулируется количеством MeCP2», – сказал Розенмунд. «Это одно из самых убедительных доказательств того, что умственная отсталость и аутизмоподобные заболевания возникают из-за проблем с формированием синапсов.”
Чао сказал: «Это говорит о том, что пути, в которых участвует MeCP2, и белки, которые он регулирует, вероятно, имеют решающее значение для того, как мозг может определять, сколько синапсов создавать по мере его развития.”
«Это определение того, сколько синапсов нужно создать, происходит в раннем возрасте», – сказал Зогби. «Если это не так, тогда мозг претерпевает вторичные изменения, чтобы попытаться компенсировать. Это большое важное наблюдение, открывающее возможность задуматься о заболеваниях взрослых, связанных с потерей синаптической функции. Также интересно, что пациенты, у которых отсутствует этот белок или слишком много, имеют черты аутизма. Все больше и больше данных указывают на возможность того, что аутизм – это нарушение аномальной функции синапсов.”
«Это важно, потому что это основная основа того, как мы совершенствуем наше обучение», – сказал Чао. «Понимание того, как MeCP2 участвует в нашем неврологическом развитии, – еще одна часть головоломки в понимании аутизма и других неврологических расстройств.”
Источник: Медицинский колледж Бейлора