Ген neuropilin2 кодирует рецептор, участвующий в межклеточных взаимодействиях в мозге, и играет ключевую роль в регуляции развития нейронных цепей. Neuropilin2 контролирует миграцию тормозных нейронов, а также формирование и поддержание синаптических связей в возбуждающих нейронах — двух важнейших компонентах мозговой активности.

Исследование, проведенное нейробиологом Виджи Сантакумаром из Калифорнийского университета в Риверсайде и его коллегами из Ратгерского университета в Ньюарке, штат Нью-Джерси, теперь дает представление о том, как этот ген способствует развитию поведенческих изменений, связанных с расстройствами аутистического спектра и эпилепсией.

Исследование, опубликованное в журнале Molecular Psychiatry , предлагает путь для будущих методов лечения, направленных на облегчение некоторых сложных симптомов этих часто встречающихся заболеваний.

Предыдущие исследования связывали мутации в нейропилине2 с неврологическими расстройствами, такими как аутизм и эпилепсия, но механизмы, задействованные в этом, оставались в значительной степени неясными. В текущем исследовании Сантакумар и ее коллеги создали модель мышей с «избирательным нокаутом тормозных нейронов», чтобы изучить последствия удаления гена нейропилина2. Они обнаружили, что отсутствие нейропилина2 ухудшает миграцию тормозных нейронов, нарушая тонкий баланс между возбуждающими и тормозными сигналами в мозге.

«Этот дисбаланс приводит к поведению, похожему на аутизм, и повышенному риску судорог», — сказал Сантакумар, ведущий исследователь и профессор молекулярной, клеточной и системной биологии.

«Результаты нашего исследования показывают, как один ген может влиять как на возбуждающую, так и на тормозную систему мозга. Мы показываем, что нарушение развития тормозной цепи достаточно для того, чтобы вызвать сопутствующее аутизму поведение и эпилепсию. Лучше понимая, как нейропилин2 работает в формировании мозговых цепей, мы сможем разработать более целенаправленные методы лечения различных особенностей этих расстройств».

Уникальным аспектом исследования является фокусировка на миграции тормозных нейронов, процессе, в котором нейропилин2 играет решающую роль. Избирательно удаляя нейропилин2 во время ключевого окна развития, исследователи обнаружили нарушения в тормозной регуляции цепи, что привело к дефициту поведенческой гибкости, социальных взаимодействий и повышенному риску судорог.

Результаты исследования показывают, что воздействие на определенные фазы развития нейронов может открыть новые возможности для терапевтических вмешательств, потенциально предотвращая возникновение этих расстройств при раннем выявлении.

«Выделив роль формирования тормозной цепи, мы сможем разработать терапевтические стратегии, которые позволят улучшить результаты лечения людей с аутизмом, особенно тех, кто страдает от судорог», — сказал Сантакумар.

Сантакумар пришла в UCR в 2018 году из Ратгерского университета, чтобы расширить свое исследовательское видение разработки многоуровневого понимания функции мозговых цепей в норме и патологии и раскрыть биологические процессы, способствующие нарушениям развития мозга. Текущее совместное исследование использовало передовые методы как поведенческой, так и физиологической оценки.

«Это исследование — шаг вперед в понимании генетических и контурных основ аутизма и эпилепсии», — сказал Сантакумар. «Крайне важно, чтобы мы продолжали изучать точные механизмы, которые управляют развитием и поддержанием контуров, поскольку эти знания в конечном итоге могут помочь нам разработать новые вмешательства для ряда нарушений развития, от аутизма до синдрома дефицита внимания и гиперактивности и шизофрении».

К исследованию присоединились: Дипак Субраманян, Эндрю Хуан и Самикша Коматиредди из UCR; а также Кэрол Айзенберг, Джиён Бэк, Хания Навид, Майкл В. Шифлетт и Трейси С. Тран из Ратгерского университета. Субраманян и Айзенберг внесли равный вклад в исследование.