Мыши связали три конкурирующие теории шизофрении

Физиологи из Университета Дьюка обнаружили в исследовании на мышах универсальный молекулярный механизм, вызывающий три вида нейрональных изменений, которые традиционно связывают с возникновением шизофрении у людей. Результаты работы опубликованы в Nature Neuroscience.

Среди множества причин заболевания шизофренией, современные ученые на первое место ставят патологические изменения в функционировании головного мозга человека. Существует три группы такого рода аномалий, лежащие в основе нескольких конкурирующих теорий, объясняющих этиологию шизофрении. Первая группа опирается на структурные изменения мозга – деградацию серого вещества и уменьшение количества нервных связей (о том, являются они причиной или следствием заболевания, ведутся споры). Вторая группа отмечает повышенную, ничем не обусловленную активность нейронов во фронтальных и височных долях, а также гиппокампе.  Третья указывает на дисбаланс в выработке различных нейромедиаторов, прежде всего дофамина и глутамата. Новое исследование утверждает, что все три типа патологических изменений могут иметь одну общую нейромолекулярную причину.

Ученые использовали в качестве модельного организма мышей. В их нервных клетках физиологи удаляли сложный актин-связывающий белок – Arp2/3. Он участвует в построении клеточного скелета из микрофиламентов – нитей глобулярного белка актина (из которого, в том числе, состоят мышцы). Также, Arp2/3 играет важную роль в образовании дендритных шипиков – мембранных выростов на поверхности дендритов, с помощью которых нейрон может образовывать синаптическое соединение с другими клетками и получать или передавать сигналы.

К удивлению исследователей, оказалось, что мыши с удаленным Arp2/3 демонстрируют поведение, схожее с симптомами шизофрении. При этом прием антипсихотических препаратов облегчает или полностью купирует часть этих симптомов. Но самое главное, все симптомы были связаны с конкретными патологическими изменениями в анатомии и физиологии мозга, которые обнаруживают у больных шизофренией людей.

Так, например, известно, что у шизофреников наблюдается сокращение дендритных шипиков в нейронах фронтальных долей коры головного мозга. То же самое наблюдалось и у мышей без Arp2/3.

Существуют наблюдения, что при шизофрении нейроны лобной коры проявляют необъяснимую гиперактивность. Ученые обнаружили, что нервные клетки мышей, лишённые дендритных шипиков, а, следовательно, и возможности создавать химические синапсы, перекоммутируются посредством эфапсов – электрических возбуждающих синапсов. Эфапсы возникают с помощью прямого соединения мембран нейронов. В этом случае возбуждение одного нейрона в ансамбле автоматически приводит к возбуждению всех связанных с ним через эфапсы нервных клеток, что исключено при адресной химической передаче импульса.

Наконец,  есть доминирующая в течение долгого времени катехоламиновая теория шизофрении, гласящая, что психотические симптомы обусловлены повышенной выработкой нейромедиатора дофамина. Она была неоднократно подтверждена эффективным лечением шизофреников с помощью дофаминподавляющих препаратов. Мыши без Arp2/3 также вносят лепту в ее обоснование.

При избытке дофамина наблюдаются двигательные нарушения, так как он участвует в регуляции моторной активности и мышечного тонуса. Нередко можно наблюдать длительные хаотичные, порывистые действия больных шизофренией. Их сложно успокоить, они могут демонстрировать нечеловеческую физическую силу в разгар острого психоза. Схожие симптомы наблюдались и у мышей с удаленным Arp2/3. Более того, они довольно эффективно снимались с помощью галоперидола и других нейролептиков.

Перепроизводство дофамина в нейронах также оказалось напрямую связано с их постоянным перевозбуждением.

Исследователи полагают, что обнаружили универсальный механизм, который позволяет объединить все существующие нейрофизиологические объяснения шизофрении и создать в будущем действенный метод ее излечения.