Ученые обнаружили, что 93% липидов в мозговой ткани распределены по-разному в белом и сером веществе, подкорке, зрительной и моторной коре, а также префронтальной коре, которая отвечает за принятие решений, социальное поведение и другие функции.

Аномалии в липидоме мозга, как правило, возникают при психических и когнитивных расстройствах, поэтому картирование этих молекул должно помочь получить больше информации о заболевании. Исследование было опубликовано в Nature Communications .

Основной компонент мозговой ткани, липиды представляют собой жирные соединения, которые составляют 35%–40% всех молекул в телах клеток серого вещества и до 78% миелиновых оболочек аксонов в белом веществе . Липиды мозговой ткани очень разнообразны и включают холестерин, фосфорсодержащие соединения, такие как фосфолипиды и сфинголипиды, и другие молекулы.

Поскольку липиды участвуют в метаболизме и росте нейронов, передаче сигналов между клетками и контроле воспалительных процессов, нарушения в составе липидома связывают с когнитивными расстройствами, такими как аутизм, шизофрения и болезнь Альцгеймера.

Однако связь между липидомом и структурными особенностями мозговой ткани остается недостаточно изученной, что ограничивает использование липидов в качестве молекулярных маркеров для выявления заболеваний мозга.

Ученые из Сколковского института науки и технологий и их коллеги создали первую в мире карту липидов человеческого мозга. Они изучили образцы мозговой ткани четырех здоровых людей и оценили липидный состав в 75 различных отделах мозга.

Липиды в образцах идентифицировали с помощью масс-спектрометрии , которая позволяет определить структуру молекулы по соотношению массы к заряду и характер ее движения в магнитном поле.

Исследователи обнаружили в общей сложности 419 различных липидов, большинство из которых (93%) неравномерно распределены между различными частями человеческого мозга. Например, подкорка (самая старая часть мозга), моторная и зрительная кора имели относительно высокий уровень холестерина, в то время как префронтальная кора, ответственная за сложное социальное поведение и принятие решений, имела относительно низкий уровень этого липида .

Поскольку большинство липидов находится в миелиновых оболочках , команда проверила, влияет ли содержание миелина в определенной части мозга на его типичный липидом. Оказалось, что богатое миелином белое вещество содержит в основном церамиды, два класса фосфолипидов и липиды с насыщенными жирными кислотами .

Поскольку основная функция белого вещества заключается в передаче сигналов по аксонам, считается, что эти типы липидов необходимы для того, чтобы ткань могла выполнять свою функцию.

Полиненасыщенные жирные кислоты липидов преобладают в сером веществе , которое содержит концентрацию клеточных тел, а не аксонов и практически не содержит миелина. Это говорит о том, что такие молекулы могут быть важны для обработки сигналов в клетках.

«В дальнейшем мы планируем детально изучить подкорковый липидом, который был охвачен данным исследованием лишь частично, а также изучить образцы мозга пациентов с различными психическими расстройствами.

«Возможная полная «расшифровка» липидома поможет нам лучше понять природу психических заболеваний и их влияние на структуру и функционирование мозга», — считает Мария Осетрова, инженер-исследователь Нейроцентра Сколтеха.

В исследовании также принимали участие Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (Москва), Лейпцигский университет (Германия) и Национальный университет Сингапура.