Обнаружен недавно открытый мозговой механизм, связанный с тревогой и обсессивно-компульсивным расстройством

Ученые-медики из Университета штата Юта обнаружили ключевую роль микроглии, подтипа клеток головного мозга, в контроле поведения при тревоге и обсессивно-компульсивном расстройстве (ОКСР). Стимулируя определенные популяции микроглии, исследователи могут активировать или ингибировать это поведение у мышей. Это новое понимание бросает вызов убеждению, что нейроны являются единственными регуляторами поведения, и предлагает многообещающий путь для лечения тревоги.

Пандемия и ее последствия подняли тревогу на новый уровень. Но причины состояний, связанных с тревогой, включая обсессивно-компульсивное расстройство (ОКСР), остаются неясными. В новом исследовании, проведенном учеными из Университета здравоохранения штата Юта, удалось понять важность вторичного типа клеток в мозге — микроглии — в контроле поведения, связанного с тревогой, у лабораторных мышей. Традиционно считалось, что нейроны — доминирующий тип клеток мозга — контролируют поведение.

Исследователи показали, что, подобно кнопкам на игровом контроллере, определенные группы микроглии активируют тревогу и поведение OCSD, в то время как другие подавляют их. Более того, микроглия взаимодействует с нейронами, вызывая поведение. Результаты опубликованы в журнале Молекулярная психиатрияВ конечном итоге это может привести к новым подходам к таргетной терапии.

Ученые-медики из Университета штата Юта открыли понимание важности вторичного типа клеток в мозге — микроглии — в контроле поведения, связанного с тревогой. Полученные результаты могут привести к новым подходам к таргетной терапии. Предоставлено: Чарли Эллерт, Университет здравоохранения штата Юта.

«Немного беспокойства — это хорошо», — говорит лауреат Нобелевской премии Марио Капеччи, доктор философии, выдающийся профессор генетики человека в Медицинской школе Спенсера Фокса Экклса Университета Юты и старший автор исследования. «Тревога стимулирует нас, мотивирует нас, дает нам тот дополнительный импульс, который говорит: «Я могу». Но большая доза беспокойства переполняет нас. Мы становимся психически парализованными, сердце бьется быстрее, мы потеем, и в наших умах поселяется путаница. ”

«Эта работа уникальна и бросила вызов существующей догме о роли функции микроглии в мозге».

Недавно выявленные механизмы могут быть важны для поддержания здорового поведения в нормальных условиях. При патологических состояниях, говорит Капечки, механизмы могут управлять поведением, которое становится изнурительным.

«Эта работа уникальна и бросает вызов существующим догмам о роли микроглии в мозге», — говорит Навин Нагаджаран, доктор философии, генетик и нейробиолог из Университета здравоохранения и ведущий автор исследования.

Лечение микроглии

Мыши с поведением, подобным OCSD, не могут сопротивляться уходу самостоятельно. Они так сильно облизывают свое тело, что их шерсть сваливается, и на них появляются волдыри. Ранее команда Капечки обнаружила, что мутация в гене под названием Hoxb8 заставляет мышей проявлять признаки хронического беспокойства и чрезмерно кондиционировать себя. Неожиданно они определили, что источником такого поведения был тип иммунных клеток, называемый микроглией. Представляя только 10% клеток головного мозга, микроглия считается «сборщиком мусора» мозга, который очищает умирающие нейроны — наиболее распространенные клетки мозга — и белки аномальной формы. Их результаты также были одними из первых, которые показали, что микроглия Hoxb8 важна для контроля поведения путем взаимодействия со специфическими нейронными цепями.

Заслуженный профессор Марио Капеччи, доктор философии. и Навин Нагагаран, доктор философии, Университет Юты. Предоставлено: Чарли Эллерт, Университет здравоохранения штата Юта.

Но как микроглия выполняет эти задачи, осталось загадкой. Чтобы узнать больше, Нагаджаран обратился к оптогенетике — методу, сочетающему лазерный свет с генной инженерией. Как в видеоигре, используйте лазер для стимуляции определенных групп микроглии в мозгу.

К удивлению исследователей, они могут вызвать поведение, связанное с тревогой, щелкнув выключателем. Когда они использовали лазер для стимуляции субпопуляции микроглии Hoxb8, мыши стали более беспокойными. Когда лазер возбуждал микроглию Hoxb8 в других частях мозга, мыши готовились. Нацеливание на микроглию Hoxb8 в другом месте имело несколько эффектов: у мышей увеличилось беспокойство, они напряглись, а затем замерли, что является признаком страха. Всякий раз, когда ученые выключают лазеры, поведение прекращается.

«Это стало для нас большим сюрпризом, — говорит Нагараджан. «Традиционно считалось, что только нейроны могут генерировать поведение. Текущие результаты подчеркивают второй способ, которым мозг генерирует поведение с помощью микроглии». Действительно, стимуляция микроглии с помощью лазера заставляла нейроны рядом с ними активироваться более энергично, что позволяет предположить, что два типа клеток взаимодействуют друг с другом, вызывая различные действия.

Заслуженный профессор Марио Капеччи, доктор философии. и Навин Нагагаран, доктор философии, Университет Юты. Предоставлено: Чарли Эллерт, Университет здравоохранения штата Юта.

Дальнейшие эксперименты выявили другой уровень контроля со стороны группы микроглии, не экспрессирующей Hoxb8. Одновременная стимуляция «не-Hoxb8» и микроглии Hoxb8 предотвращала появление беспокойства и поведения, подобного OCSD. Эти результаты показывают, что две популяции микроглии действуют как тормоза и ускорители. Они уравновешивают друг друга в нормальных условиях и создают патологию, когда сигналы не сбалансированы.

Исследование показывает, что расположение и тип микроглии являются двумя характеристиками, которые, по-видимому, важны для регуляции тревожности и поведения при OCSD. Оттуда микроглия связывается с определенными нейронами и нейронными цепями, которые в конечном итоге контролируют поведение, говорит Капеччи. «Мы хотим узнать больше о двунаправленных связях между нейронами и микроглией», — говорит он. «Мы хотим знать, кто за это отвечает». Идентификация этих взаимодействий у мышей может привести к терапевтическим целям контроля чрезмерной тревожности у пациентов.

Ссылка: «Оптогенетическая стимуляция мышиного Hoxb8 в определенных областях мозга вызывает беспокойство, уход за собой или и то, и другое», Навин Нагараджан и Марио Р. Капечи, 10 апреля 2023 г., доступно здесь. Молекулярная психиатрия.
DOI: 10.1038/s41380-023-02019-w