Тяжесть аутизма ученые связали с чрезмерным ростом мозга

Исследование с использованием МРТ показывает, что увеличение размеров мозга у детей с аутизмом связано с более тяжелыми симптомами. Исследование подчеркивает роль фермента Ndel1 в развитии мозга и тяжести симптомов при расстройстве аутистического спектра.

Выводы, опубликованные в журнале Molecular Autism, основаны на анализе магнитно-резонансных изображений мозга более 900 детей с аутизмом (проведенном в рамках исследования группы в 2017 году) и на недавних экспериментах с органоидами мозга — «мини-мозгом», который имитирует структурные и функциональные особенности полноразмерного мозга.

Органоиды были выращены в лаборатории из индуцированных пленипотентных стволовых клеток (iPSC), полученных из крови детей, участвовавших в предыдущем исследовании. Увеличение мозга коррелировало с тяжестью симптомов как при МРТ, так и при анализе органоидов. Согласно статье, мини-мозг, полученный из клеток, пожертвованных детьми с наиболее тяжелыми симптомами, был на 41% больше, чем контрольный.

«Не все дети с аутизмом и тяжелыми симптомами будут иметь увеличенный мозг, но симптомы будут более тяжелыми, если мозг увеличен», — говорит Мириан Хаяши, предпоследний автор статьи и профессор кафедры фармакологии Медицинского факультета Федерального университета Сан-Паулу (EPM-UNIFESP) в Бразилии.

Увеличение мозга, по-видимому, связано с изменением активности Ndel1, фермента, играющего важную роль в дифференциации и миграции эмбриональных нейронов. Ранее группа UNIFESP наблюдала аналогичное явление у детей с микроцефалией, вызванной вирусом Зика.

Ndel1 связан с несколькими неврологическими расстройствами, такими как шизофрения, первый психотический эпизод и биполярное расстройство, а также с врожденным синдромом Зика. Как отмечают исследователи, социальные и коммуникативные симптомы характерны для людей аутистического спектра, но их выраженность различается у разных людей. Хотя биологический механизм, определяющий интенсивность симптомов, остается неизвестным, результаты этого исследования открывают новые возможности для понимания аутизма.

Исследование было разделено на два этапа. На первом этапе был проведен анализ МРТ-изображений мозга и диагностических данных более 900 детей с аутизмом, обследованных в рамках когортного исследования Эрика Куршна. Второй этап состоял из экспериментов с мини-мозгом, разработанным в лаборатории под руководством Алиссон Р. Муотри, профессора кафедр педиатрии и клеточной и молекулярной медицины UCSD. Эксперименты показали, что проблемы, связанные с миграцией клеток и формированием нейронов, возникают уже во время формирования мозга, потенциально влияя на его размер.

В частности, Ndel1 играет ключевую роль в увеличении мозга у детей с расстройствами аутистического спектра. «Изменения в нейронах ранее были обнаружены у людей с аутизмом. Анализ мини-мозга подтвердил, что количество нейронных предшественников (мультипотентных нейронных стволовых клеток, которые могут дифференцироваться в нейроны, астроциты и олигодендроциты) увеличивалось при увеличении мозга», — сказал Жуан Нани, который проводил анализ в лаборатории профессора Муотри при поддержке FAPESP.

«Наши эксперименты позволили предположить, что увеличение мозга в этих случаях могло быть вызвано большим количеством нейронных предшественников, которые не смогли дифференцироваться во время эмбриогенеза», — добавил он. Многие нейронные клетки вели себя не так, как положено, и не создавали связи, как ожидалось. По словам Нани количество связей важнее, чем количество нейронов. Вот почему и большее количество нейронов (как при чрезмерном росте мозга), и меньшее их количество (как при микроцефалии) — вредны.

Исследователи также измерили активность и экспрессию Ndel1 в мини-мозге, обнаружив дисбаланс в случаях увеличения мозга. «Ndel1 связан с делением клеток и дифференцировкой нейронов. В этих процессах, конечно, участвуют и другие белки, но при чрезмерном росте мозга вся система, вероятно, нарушается, и Ndel1 может быть биомаркером этих изменений», — рассказал Нани.

«Мы обнаружили, что этот дисбаланс может приводить как к увеличению, так и к уменьшению мозга. Однако в тех случаях, которые мы проанализировали, в периферической крови детей с аутизмом было больше мононуклеарных клеток и тяжелые коммуникативные и социальные симптомы», — добавил он. Ученые планируют провести дальнейшие исследования с целью выявления биомаркеров, связанных с тяжестью аутизма, в образцах крови пациентов.

Ранее исследования рассматривали влияние пластмасс на развитие аутизма. Особое внимание было уделено воздействию бисфенола А (BPA), компонента твердых пластмасс, на риск заболевания у мальчиков еще в утробе матери. Следует подчеркнуть, что данное исследование не утверждает, что пластмассы с BPA непосредственно вызывают аутизм. Однако оно указывает на возможную причастность BPA к увеличению уровня эстрогена у новорожденных и мальчиков школьного возраста, что, в свою очередь, может повлиять на вероятность постановки диагноза аутизма.