Каждый день миллионы людей с биполярным расстройством принимают лекарства, которые помогают им не впадать в маниакальное или депрессивное состояние. Но то, как эти препараты производят свое действие, все еще остается загадкой.
Новое исследование ткани мозга, проведенное Медицинской школой Мичиганского университета, помогает выявить, что может происходить на самом деле. И дальнейшие исследования с использованием стволовых клеток, запрограммированных действовать как клетки мозга, уже ведутся.
Используя генетический анализ, новое исследование предполагает, что некоторые лекарства могут помочь "нормализовать" активность ряда генов, участвующих в коммуникации между клетками мозга. Он опубликован в текущем выпуске журнала Bipolar Disorders.
В исследовании участвовали ткани мозга умерших людей с биполярным расстройством и без него, которые команда U-M проанализировала, чтобы узнать, как часто определенные гены активируются или экспрессируются. Финансовая поддержка поступила от Национальных институтов здравоохранения и Heinz C. Prechter Bipolar Research Fund.
"Мы обнаружили, что существуют сотни генов, активность которых регулируется у людей, принимающих лекарства, что согласуется с тем фактом, что существует ряд генов, которые потенциально не подходят для людей с биполярным расстройством," говорит старший автор Мелвин Макиннис, М.D., психиатр UM, член Центра депрессии UM и главный исследователь проектов Prechter Fund, который помог провести исследование. "Прием лекарств, особенно из класса нейролептиков, по-видимому, нормализовал характер экспрессии генов у этих людей, так что он приближался к таковому у человека без биполярного расстройства."
Углубляясь в биполярную генетику
Ученые уже знают, что корни биполярного расстройства лежат в генетических различиях в головном мозге, хотя они все еще ищут конкретные сочетания генов.
Макиннис и его коллеги приступили к исследованиям по разработке нескольких линий индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, полученных (ИПСК) от добровольцев с биполярным расстройством и без него, что позволит еще более глубоко изучить развитие и генетику биполярного расстройства.
В недавно опубликованном исследовании изучалась экспрессия или уровни активности 2191 различных генов в мозге 14 человек с биполярным расстройством и 12 человек без психических заболеваний. Все мозги были частью некоммерческого банка мозга, финансируемого из частных источников, который собирал и хранил пожертвованные мозги и записывал, какие лекарства принимали люди в момент смерти.
Семь мозгов были получены от людей с биполярным расстройством, которые на момент смерти принимали один или несколько нейролептиков. Эти препараты включают клозапин, рисперидон и галоперидол, и часто используются для лечения биполярного расстройства. Большинство из 14 доноров мозга с биполярным расстройством также принимали другие лекарства, такие как антидепрессанты, на момент смерти.
Когда исследователи сравнили паттерны активности генов в мозге пациентов с биполярным расстройством, которые подвергались воздействию нейролептиков, с паттернами среди тех, кто не принимал, они увидели поразительные различия.
Затем, когда они сравнили модели активности пациентов, принимавших нейролептики, с образцами активности людей без биполярного расстройства, они обнаружили аналогичные модели.
Сходство было наиболее сильным в экспрессии генов, участвующих в передаче сигналов через синапсы – промежутков между клетками мозга, которые позволяют клеткам «разговаривать» друг с другом. Также было сходство в организации узлов Ранвье – мест вдоль нервных клеток, где сигналы могут распространяться быстрее.
Макиннис, Томас Б. и Нэнси Апджон Вудворт, профессор биполярного расстройства и депрессии в отделении психиатрии UM, работали с учеными UM Haiming Chen, M.D. и K. Сью О’Ши, доктор философии.D., кафедры клеточной биологии и биологии развития Университета Мюнхен. Они также объединились с исследователем Университета Джонса Хопкинса Кристофером Россом, М.D., Ph.D. о новом исследовании; UM и Джон Хопкинс имеют долгую историю сотрудничества в исследованиях биполярного расстройства.
В исследовании использовались образцы ткани мозга из коллекции мозга Стэнли Медицинского исследовательского института Стэнли в Мэриленде.
С использованием "генный чип" анализ для измерения присутствия молекул РНК-мессенджера, указывающих на активность генов, и сложный анализ данных, они смогли составить карту паттернов экспрессии в головном мозге и разбить результаты по биполярному статусу и использованию лекарств. Биполярный и контрольный (небиполярный) мозг соответствовали возрасту, полу и другим факторам.
"В биполярном расстройстве задействован не только один ген – это целая их симфония," говорит Макиннис, который почти десять лет помогал руководить исследованием биполярной генетики UM. "Лекарства, кажется, подталкивают их в направлении, которое больше соответствует нормальному паттерну экспрессии."
Среди тех, кто был "подтолкнул" были гены, которые, как уже было показано, связаны с биполярным расстройством, включая киназу гликогенсинтазы 3 бета (GSK3β), FK506-связывающий белок 5 (FKBP5) и анкирин 3 (ANK3).
В будущем, говорит Макиннис, исследования клеточных культур будут иметь решающее значение для изучения того, как действуют лекарства от биполярного расстройства, и для проверки новых молекул как потенциальных новых лекарств.