Исследование показало, что развитие синдрома Дауна можно предотвратить на ранней стадии

Может ли окислительный стресс, который, как известно, вызывает воспаление и разрушение клеток, повлиять на траекторию развития клеток у людей с синдромом Дауна?

Исследователи из Школы фармации и фармацевтических наук Университета Колорадо Skaggs в журнале Free Radical Biology and Medicine недавно опубликовали результаты изучения ранних стадий развития нервной системы.

То, что они обнаружили, может заложить основу для более раннего вмешательства и объяснить различия в тяжести расстройства.

Синдром Дауна — это сложное заболевание, которое поражает 1 из 700 детей, рожденных в США. Он вызывается лишней копией хромосомы 21, известной как трисомия 21. Трисомия 21 изменяет развитие тела и мозга ребенка. Люди с синдромом Дауна обычно рождаются с аномалиями развития, неврологическими нарушениями, умственной отсталостью и повышенным риском хронических заболеваний.

С возрастом у людей с синдромом Дауна наблюдаются различные степени когнитивных нарушений и раннее развитие болезни Альцгеймера — состояния, связанные с повышенным уровнем окислительного стресса. Как в эпидемиологических исследованиях, так и в исследованиях in vitro сообщалось о повышенных маркерах системного окислительного стресса у людей с синдромом Дауна.

В исследовании, проведенном под руководством адъюнкт-профессора Джеймса Реде была предпринята попытка определить, играет ли окислительный стресс роль в дифференциации до того, как клетки превратятся в нейроны. Они использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs) — клетки, полученные от человека и генетически модифицированные, чтобы действовать подобно эмбриональным стволовым клеткам. IPSC обладают способностью формировать все типы взрослых клеток. Полученные результаты представляют собой значительное отклонение от существующих моделей синдрома Дауна.

Большая часть того, что известно о трисомии 21, основана на моделях животных. По словам Реде, эти модели не являются оптимальными.

«Обычно, если вы проводите подобные исследования развития, вы используете модель мыши. И тогда вы могли бы останавливать животных на разных стадиях и изучать различия. Но у людей синдром Дауна вызывается трисомией хромосомы 21. У мышей гены на хромосоме 21 разделены на три разные хромосомы. Таким образом, все не так просто, как в случае с человеком, потому что вы имеете дело с генами, которые утроены у животного, но не у человека. Так что это приводит к запутанному сценарию». — объясняет ученый.

Даже исследования стволовых клеток не рассматривали биохимию на тех стадиях, которые изучали Реде и его команда. Большинство исследований на основе iPSC изучали дегенерацию и регенерацию нейронов с использованием дифференцированных типов клеток. В этих исследованиях не рассматривалось, как биохимия может отличаться в клетках с синдромом Дауна при их переходе от плюрипотентной стволовой клетки к дифференцированному нейрону.

Команда предположила, что повышенный окислительный стресс у людей с синдромом Дауна проявляется и на клеточном уровне, приводя к дисрегуляции нейронной дифференциации.

Исследователи рассмотрели четыре стадии: стадию стволовых клеток, промежуточную стадию между стволовыми клетками и нейронным предшественником, промежуточную стадию между незрелым и зрелым нейронным предшественником и, наконец, зрелый нейронный предшественник.

Команда исследовала, что происходит в контрольных клетках и клетках с трисомией 21, когда они переходят от стволовой клетки к нейронной прогениторной клетке. Как только клетка становится нейронной прогениторной клеткой, у нее есть два варианта: стать нейроном или глиальной клеткой. Глиальные клетки обеспечивают метаболическую поддержку нейронов.

«Если сравнивать соотношение нейронов и глиальных клеток, то у людей с синдромом Дауна глиальных клеток больше, чем нейронов, по сравнению с типичным развитием. Для нас это прямое указание на то, что что-то происходит с развитием нервной системы». — делятся исследователи.

Результаты свидетельствуют о том, что трисомия 21 влияет на пути, связанные с развитием заболевания.

«Эта работа показывает, что в стволовых клетках с синдромом Дауна происходит больше спонтанной дифференцировки, чем в нормальных стволовых клетках. Мы также показываем, что клетки с синдромом Дауна, когда они движутся к превращению в нейроны, похоже, не хотят быть нейронами, то есть они хотят быть больше похожими на глиальные клетки. Это также согласуется с тем, что мы видим в патологии человека». — рассказывают ученые.

Команда Реде уже работает над этой работой, включая исследование, оценивающее метаболические изменения, происходящие от стволовых клеток к нейронным предшественникам.

По словам Реде, это исследование закладывает основу для понимания молекулярных механизмов трисомии 21, создавая новый фундамент для развития.

«Чем больше мы об этом знаем, тем больше у нас возможностей для потенциального вмешательства», — сказал он.

Эксклюзивный перевод*

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Иммунолог Паршина объяснила, чем может быть вреден нарезанный хлеб

14 Сегодня уже никого не удивишь нарезанным хлебом. Многие предпочитают его за удобство и экономию …