Исследователи сообщают, что детские спазмы, редкое, но серьезное судорожное расстройство у младенцев, по всей видимости, 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. я. ученый-исследователь Кван Ён Ли. Цай – преподаватель Института передовых наук и технологий им. Бекмана при Университете штата Айдахо.
В то время как детские спазмы часто исчезают к четырем или пяти годам, долгосрочные проблемы развития, влияющие на память и обучение, сохраняются, сказал Цай.
"Нарушения обучаемости и памяти сохраняются надолго, и пациентам часто требуется помощь в школе," он сказал. "Это говорит нам о том, что судороги и нарушения обучения, вероятно, вызваны разными проблемами в мозгу, но никто точно не знает, как."
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," он сказал.
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 самцов мышей с недостаточным уровнем лигазы Nedd4-2 в гиппокампе нарушена их способность учиться и запоминать. Эта инвалидность была связана с проблемами в структуре возбуждающих синапсов, которые передают 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 нитей и имели меньше возбуждающих синапсов в гиппокампе.
"Синапсы нуждаются в структурной поддержке для поддержания их функций и целостности," Цай сказал. "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 очень важен для обучения и памяти."
Когда команда подвергала мышей с недостаточным уровнем Nedd4-2 лекарственное соединение, 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 из проблем с обучением и памятью, связанных 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 Nedd4-2, с медицинской точки зрения. ген," Цай сказал.