Ученые улучшают новые нейроны для восстановления памяти

ЧАПЕЛ-ХИЛЛ, Северная Каролина. В мозгу взрослого человека гиппокамп генерирует новые нейроны (нейроны, рожденные взрослыми, или ABN) на протяжении всей жизни, помогая нам сохранять воспоминания и регулировать эмоции. Ученые называют этот процесс «нейрогенезом гиппокампа взрослого человека (AHN)». У людей с болезнью Альцгеймера (БА) этот процесс нарушен, что приводит к уменьшению производства ABN с более низкими качествами. Учитывая, что у пациентов с БА часто развиваются как когнитивные симптомы (такие как потеря памяти), так и некогнитивные симптомы (такие как тревога и депрессия), для которых AHN играет решающую роль, одним из способов помочь пациентам с болезнью Альцгеймера добиться облегчения симптомов может быть восстановление AHN.

Опубликовано в журнале Клеточная стволовая клетка, Исследования ученых Медицинской школы Университета Северной Каролины показали, что стимуляция области мозга, называемой супраммиллярным ядром (SuM), расположенной в гипоталамусе, эффективно усиливает нейроны, рожденные взрослыми, в мозге мышей, страдающих болезнью Альцгеймера. После паттернированной стимуляции SuM в мозге AD появилось больше ABN с улучшенными качествами. Важно отметить, что активация этих модифицированных SuM ABN восстанавливала как когнитивный, так и аффективный дефицит в моделях мышей с AD.

«Это был давний вопрос, может ли AHN быть достаточно усилен в мозге с нарушениями AD для улучшения функции мозга», — сказал старший автор Хуан Сонг, доктор философии, доцент фармакологии и почетный исследователь Джеффри Хоупта в Медицинской школе Университета Северной Каролины. «Важным моментом, который следует учитывать при решении этих вопросов, является низкий уровень нейрогенеза гиппокампа, который становится еще ниже у пациентов с БА.

Манипулируя небольшим количеством ABN в мозге БА, мы демонстрируем, что ABN могут быть усилены даже при наличии патологии AD, и эти усиленные ABN важны для восстановления поведения и функции гиппокампа».

Чтобы усилить ABN в мозге AD, Сонг и его коллеги применили элегантную двухэтапную стратегию усиления ABN, сначала стимулируя SuM с использованием паттернированной оптогенетической парадигмы с целью стимулирования образования и развития свойств ABN, а затем стимулируя активность SuM-. усиленные ABN с использованием хемогенетики.

Оптогенетика предполагает использование света для изменения активности клеток мозга, экспрессирующих светочувствительные гены опсинов. Хемогенетика включает использование инертных молекул для изменения активности клеток мозга, экспрессирующих дизайнерские рецепторы.

«Интересно, что стимуляция SuM сама по себе или активация ABN без стимуляции SuM не смогли восстановить поведенческие нарушения у мышей с AD». Сонг сказала. «Эти результаты показывают, что для достижения их терапевтических преимуществ в мозге БА требуется многоуровневое улучшение ABN, а именно увеличение их количества, улучшение их свойств развития и усиление их активности».

Когда Сонг и его коллеги дополнительно проанализировали белковые изменения в гиппокампе мышей с болезнью Альцгеймера в ответ на активацию ABN, усиленных SuM, исследователи обнаружили, что внутри клеток активируются несколько хорошо известных белковых путей. Эти пути включают в себя те, которые важны для синаптической пластичности нейронных клеток, которые обеспечивают усиление связи между ними, а также те, которые важны для фагоцитоза ненейрональной микроглии, которые обеспечивают эффективное удаление бляшек.

«Поразительно, что многоуровневое усиление ABN за счет комбинированной стимуляции SuM и ABN позволяет такому небольшому количеству ABN вносить значительный функциональный вклад в мозг больных БА», — сказал Сонг. «Мы стремимся выяснить механизмы, лежащие в основе этих полезных эффектов, опосредованных активацией ABN, усиленных SuM, на патологию AD и функцию гиппокампа. Будущие усилия потребуются для разработки лекарств, которые имитируют эти полезные эффекты, опосредованные активацией ABN, усиленными SuM. В конечном счете, надежда состоит в том, чтобы разработать первую в своем классе узконаправленную терапию для лечения болезни Альцгеймера и связанной с ней деменции».

Национальные институты здравоохранения финансировали это исследование за счет грантов R01MH111773, R01MH122692, RF1AG058160, R01NS104530 Хуану Сонгу и R21AG071229, R01GM133107 соавтору Сиану Чену, доктору философии, профессору биохимии и биофизики в Медицинской школе Университета Северной Каролины.

Соавторами статьи о стволовых клетках являются Я-Донг Ли и Ян-Цзя Луо из Song Lab. Другими авторами являются Лин Се, Далтон Тарт, Райан Н. Шихи, Либо Чжан и Леон Г. Коулман-младший, все из Медицинской школы Университета Северной Каролины.