Novoobjavený mozgový mechanizmus spojený s úzkosťou a OCD

Vedci z University of Utah Health objavili dôležitú úlohu mikroglie, malého typu mozgových buniek, pri kontrole správania úzkosti a obsedantno-kompulzívnej poruchy spektra (OCSD). Stimuláciou špecifických populácií mikroglií môžu výskumníci aktivovať alebo inhibovať toto správanie u myší. Tento nový pohľad spochybňuje presvedčenie, že neuróny sú jedinými regulátormi správania a ponúka sľubnú cestu pre terapie úzkosti.

Pandémia a jej následky zvýšili obavy na novú úroveň. Ale korene stavov súvisiacich s úzkosťou, vrátane obsedantno-kompulzívnej poruchy spektra (OCSD), sú stále nejasné. V novej štúdii vedci z univerzity v Utahu objavili poznatky o dôležitosti menšieho bunkového typu v mozgu – mikroglie – pre kontrolu správania súvisiaceho s úzkosťou u laboratórnych potkanov. Tradične sa predpokladá, že neuróny – hlavný typ mozgových buniek – riadia správanie.

Výskumníci ukázali, že podobne ako tlačidlá na hernom ovládači, špecifické populácie mikroglií aktivujú úzkosť a správanie OCSD, zatiaľ čo iné ich tlmia. Okrem toho mikroglie komunikujú s neurónmi, aby implementovali správanie. zistenia publikované v časopise molekulárnej psychiatrieTo by nakoniec mohlo viesť k novým prístupom k cieleným terapiám.

Zdravotnícki vedci z University of Utah objavili pohľad na dôležitosť malého bunkového typu v mozgu – mikroglie – pri kontrole správania súvisiaceho s úzkosťou. Zistenia by mohli viesť k novým prístupom k cieleným terapiám. Poďakovanie: Charlie Ehlert, University of Utah Health

„Malé množstvo úzkosti je dobré,“ hovorí nositeľ Nobelovej ceny Mario Capecchi, PhD, uznávaný profesor ľudskej genetiky na Lekárskej fakulte Spencera Foxa Ecclesa na University of Utah a hlavný autor štúdie. „Úzkosť nás motivuje, motivuje a dáva nám ten ďalší impulz, ktorý hovorí: „Môžem“. Ale prepadá nás veľká dávka úzkosti, psychicky ochrnieme, srdce nám bije rýchlejšie, potíme sa a myseľ je zmätená.

„Táto práca je jedinečná a spochybňuje súčasnú dogmu o úlohe funkcie mikroglií v mozgu.“

Novo identifikované mechanizmy môžu byť dôležité pre udržanie správania v rámci zdravých limitov za normálnych podmienok. Za patologických podmienok, hovorí Capecchi, môže mechanizmus riadiť správanie, ktoré sa stáva oslabujúcim.

„Táto práca je jedinečná a spochybňuje súčasnú dogmu o úlohe funkcie mikroglií v mozgu,“ hovorí Naveen Nagjaran, PhD, genetik a neurovedec z U of U Health a hlavný autor štúdie.

manipulácia s mikrogliami

Myši so správaním podobným OCSD sa nedokážu prestať upravovať. Lízajú si telo natoľko, že im vypadáva srsť a tvoria sa im šrámy. Predtým Capecchiho tím zistil, že mutácia v géne nazývanom Hoxb8 spôsobila, že myši vykazovali príznaky chronickej úzkosti a nadmerný rast. Neočakávane zistili, že zdrojom tohto správania bol typ imunitnej bunky nazývanej mikroglia. Mikroglie, ktoré predstavujú len 10 % buniek v mozgu, boli považované za mozgové „zberače odpadu“, ktoré likvidujú odumierajúce neuróny – najbežnejšiu mozgovú bunku – a abnormálne tvarované proteíny. Ich objavy boli tiež medzi prvými, ktoré odhalili, že mikroglie Hoxb8 boli dôležité pre kontrolu správania komunikáciou so špecifickými neurónovými obvodmi.

Vážený profesor Mario Capecchi, Ph.D. a Naveen Nagjaran, Ph.D., University of Utah. Poďakovanie: Charlie Ehlert, University of Utah Health

Ale ako mikroglie tieto úlohy plnia, zostalo záhadou. Aby sa Nagjaran dozvedel viac, obrátil sa na optogenetiku, technológiu, ktorá kombinuje laserové svetlo a genetické inžinierstvo. Podobne ako pri hraní videohier použili lasery na stimuláciu špecifických populácií mikroglií v mozgu.

Na počudovanie vedcov dokázali zapnúť správanie súvisiace s úzkosťou prepnutím vypínača. Keď použili lasery na stimuláciu subpopulácie, mikroglie Hoxb8, myši začali byť úzkostnejšie. Keď laser spustil mikrogliu Hoxb8 v iných častiach mozgu, myši sa pripravili. Zameranie mikroglií Hoxb8 na iné miesto malo niekoľko účinkov: Úzkosť myší sa zvýšila, upravovali sa a krčili, čo je indikátor strachu. Vždy, keď vedci vypli laser, správanie sa zastavilo.

„Bolo to pre nás veľké prekvapenie,“ hovorí Nagarajan. „Tradične sa predpokladalo, že iba neuróny môžu generovať správanie. Súčasné zistenia vrhajú svetlo na ďalší spôsob, akým mozog vytvára správanie pomocou mikroglií.“ Stimulácia mikroglií laserom v skutočnosti spôsobila, že neuróny sediace vedľa nich vystrelili silnejšie, čo naznačuje, že tieto dva typy buniek spolu komunikujú a riadia rôzne správanie.

Vážený profesor Mario Capecchi, Ph.D. a Naveen Nagjaran, Ph.D., University of Utah. Poďakovanie: Charlie Ehlert, University of Utah Health

Ďalšie experimenty odhalili, že existuje ďalšia vrstva kontroly populáciou mikroglií, ktorá neexprimuje Hoxb8. Stimulácia mikroglií „non-HoxB8“ a HoxB8 súčasne zabránila vzniku úzkosti a správania podobnému OCSD. Tieto výsledky naznačujú, že dve populácie mikroglií pôsobia ako brzda a urýchľovač. Za normálnych podmienok sa navzájom vyrovnávajú a pri nerovnováhe signálov spôsobujú chorobné stavy.

Výskum ukazuje, že umiestnenie a typ mikroglie sú dve charakteristiky, ktoré sa zdajú byť dôležité pri modulácii úzkosti a správania OCSD. Odtiaľ mikroglie komunikujú so špecifickými neurónmi a nervovými obvodmi, ktoré v konečnom dôsledku riadia správanie, hovorí Capecchi. „Chceme sa dozvedieť viac o obojsmernej komunikácii medzi neurónmi a mikrogliami,“ hovorí. „Chceme vedieť, čo je za to zodpovedné.“ Definovanie týchto interakcií u myší môže viesť k terapeutickým cieľom na kontrolu nadmernej úzkosti u pacientov.

Referencia: „Optogenetická stimulácia myši Hoxb8 v špecifických oblastiach mozgu vyvoláva úzkosť, starostlivosť alebo oboje“ Autor Naveen Nagarajan a Mario R. Capecchi, 10. apríla 2023, k dispozícii tu molekulárnej psychiatrie,
DOI: 10.1038/s41380-023-02019-w