Исследователи сообщают, что детские спазмы, редкое, но серьезное судорожное расстройство у младенцев, по-видимому, являются результатом неправильного молекулярного пути. В своем исследовании мышиной модели расстройства исследователи обнаружили, что генетические мутации, связанные с заболеванием, нарушают путь, который участвует в создании новых синапсов в гиппокампе, области мозга, необходимой для обучения и памяти.
Результаты, описанные в журнале EMBO Reports , также подробно описывают использование потенциального терапевтического вмешательства для решения некоторых проблем развития, которые часто связаны с младенческими спазмами .
«Мы пытаемся понять причины нарушения обучаемости и памяти у пациентов с инфантильными спазмами», - сказал Ниен-Пей Цай, профессор молекулярной и интегративной физиологии в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн, который руководил исследованием с U. of I. ученый-исследователь Кван Янг Ли. Цай - преподаватель Института передовых наук и технологий им. Бекмана при Университете имени И.
По словам Цай, хотя детские спазмы часто исчезают к четырем или пяти годам, долгосрочные проблемы развития, влияющие на память и обучение, сохраняются.
«Нарушения обучаемости и памяти сохраняются надолго, и пациентам часто требуется помощь в школе», - сказал он. «Это говорит нам о том, что судороги и нарушения обучения, вероятно, вызваны разными проблемами в мозге, но никто точно не знает, как это сделать».
Предыдущие исследования показали, что детские спазмы часто связаны с мутациями в гене, известном как Nedd4-2, который кодирует белок, называемый лигазой, который регулирует возбудимость нейронов, сказал Цай.
«Чтобы изучить роль этого гена, мы использовали мышей, у которых Nedd4-2 выборочно удаляется из мозга, в качестве модели для имитации пациентов с нарушенным Nedd4-2», - сказал он.
Исследователи провели поведенческие и физиологические эксперименты на мышах с нарушенной функцией лигазы Nedd4-2 и на мышах с нормальной функцией. Они также изучили, как недостаток лигазы влияет на биохимические пути в нейронах мыши, выращенных в культуре клеток.
Они обнаружили, что у мышей-самцов, лишенных адекватного уровня лигазы Nedd4-2 в гиппокампе, была нарушена их способность учиться и запоминать. Эта инвалидность была связана с проблемами в структуре возбуждающих синапсов , которые переносят электрические сигналы между нейронами в гиппокампе. Исследователи сосредоточились на нейронах гиппокампа, потому что эта область мозга играет ключевую роль в преобразовании кратковременной памяти в долговременную.
Их эксперименты показали, что недостаток Nedd4-2 в гиппокампе нарушает путь, регулирующий рост нитей, называемых актином, которые поддерживают образование клеточных структур, таких как синапсы. Клетки, лишенные адекватных уровней лигазы, испытали разрушение этих филаментов и имели меньше возбуждающих синапсов в гиппокампе.
«Синапсы нуждаются в структурной поддержке для поддержания их функций и целостности», - сказал Цай. «Актин, который является одним из важнейших структурных компонентов клетки, состоит из мономеров, которые могут присоединяться друг к другу с образованием полимеров. Когда полимеры актина образуются в синапсах, синапсы становятся сильнее. Этот процесс имеет решающее значение для обучения и память ".
Когда команда подвергла мышей с недостаточным уровнем Nedd4-2 действию лекарственного соединения, которое имитирует активность лигазы в головном мозге, у мышей, по- видимому, восстановилась часть утраченной гиппокампальной памяти. Исследователи обнаружили, что это же соединение восстанавливает возбуждающие нейроны гиппокампа в клеточной культуре.
«Поскольку мы показали, что некоторые проблемы с обучением и памятью, связанные с младенческими спазмами, можно улучшить с помощью синтетического пептида у животных, это означает, что однажды мы сможем улучшить обучение и память пациентов, несущих мутации в этом Nedd4-, с медицинской точки зрения. 2 ген, - сказал Цай.
