При рождении дети с синдромом Дауна не задерживаются в развитии. Но с возрастом эти дети отстают. Дефицит памяти, присущий синдрому Дауна, препятствует обучению, из-за чего мозгу трудно собирать опыт, необходимый для нормального когнитивного развития.
Теперь результаты Медицинской школы Стэнфордского университета и детской больницы Люсиль Паккард проливают свет на нейронную основу дефектов памяти при синдроме Дауна и предлагают новую стратегию лечения дефектов с помощью лекарств. Исследование, проведенное на мышах, впервые показало, что усиление передачи сигналов норадреналина в мозгу мышей, генетически модифицированных для имитации синдрома Дауна, улучшает их познавательные способности. Норэпинефрин – это нейромедиатор, который нервные клетки используют для связи.
"Если вы вмешаетесь достаточно рано, вы сможете помочь детям с синдромом Дауна собирать и обрабатывать информацию," сказал Ахмад Салехи, доктор медицинских наук, главный автор исследования, которое будет опубликовано в ноябре. 18 в области науки трансляционной медицины. "Теоретически это может привести к улучшению когнитивных функций у этих детей." Салехи, научный сотрудник системы здравоохранения Пало-Альто по делам ветеранов, был старшим научным сотрудником Медицинской школы, когда проводилось исследование.
Синдром Дауна – это генетическое заболевание, вызванное дополнительной копией 21 хромосомы. Используя модель мыши, Салехи и его коллеги изучают, как именно работает мозг при синдроме Дауна. "Познание не терпит неудач во всех аспектах; он терпит неудачу в зависимости от структуры," он сказал.
Например, люди с синдромом Дауна изо всех сил пытаются использовать пространственную и контекстную информацию для формирования новых воспоминаний – функция, которая зависит от гиппокампа. В результате им сложно научиться ориентироваться в сложных условиях, таких как новый район или торговый центр. Но они намного лучше запоминают информацию, связанную с цветами, звуками или другими сенсорными сигналами, потому что такие сенсорные воспоминания координируются другой структурой мозга, миндалевидным телом.
Салехи и его коллеги выяснили, что может вызывать проблемы в гиппокампе. Обычно, когда формируются контекстные или реляционные воспоминания, нейроны гиппокампа получают норадреналин от нейронов в другой части мозга, голубом пятне. Исследователи показали, что, как и люди с синдромом Дауна, мыши в своих экспериментах испытали раннюю дегенерацию голубого пятна.
Когда locus coeruleus сломался у исследуемых мышей, животные не справились с простыми когнитивными тестами, которые требовали, чтобы они знали об изменениях в окружающей среде: например, генетически модифицированные мыши, помещенные в странную среду неизвестной клетки, справились. не строить гнезда. Это контрастирует с обычными мышами, которые в таких условиях обычно строят гнезда.
Однако, давая предшественники норэпинефрина мышам с синдромом Дауна, исследователи могли решить эту проблему. Всего через несколько часов после того, как они получили лекарства, которые в мозгу превращались в норэпинефрин, эти мыши так же хорошо справлялись с постройкой гнезда и соответствующими когнитивными тестами, как и нормальные мыши. Прямое исследование нейронов гиппокампа генетически измененных мышей показало, что эти клетки хорошо реагируют на норэпинефрин.
"Мы были очень удивлены, увидев, вау, это сработало так быстро," Салехи сказал. По его словам, действие препаратов также относительно быстро исчезло.
Усиление передачи сигналов норадреналина было исследовано при других неврологических состояниях. Некоторые из уже имеющихся на рынке лекарств от депрессии и синдрома дефицита внимания с гиперактивностью нацелены на норэпинефриновую систему; Салехи надеется, что новые результаты подтолкнут к тестированию этих препаратов при синдроме Дауна.
Другие исследования лекарственной терапии синдрома Дауна были нацелены на другой нейромедиатор, ацетилхолин, который также действует на гиппокамп. Основываясь на новых выводах его команды, Салехи сказал, что идеальная схема приема лекарств для улучшения когнитивных функций при синдроме Дауна, вероятно, улучшит сигналы как норадреналина, так и ацетилхолина.
Новое исследование также обеспечивает первую прямую связь между распадом голубого пятна при синдроме Дауна и конкретным геном. У людей с синдромом Дауна есть дополнительная копия гена APP на дополнительной 21-й хромосоме. Другие исследователи связывают АРР с болезнью Альцгеймера, другим заболеванием, при котором пространственная ориентация и формирование памяти нарушаются. Салехи и его коллеги ранее связали APP с разрушением нейронов, которые производят ацетилхолин у этих мышей.
Результаты Салехи дают "луч надежды и оптимизма для сообщества с синдромом Дауна на будущее," сказала Мелани Мэннинг, доктор медицины, директор Центра синдрома Дауна детской больницы Люсиль Паккард. Мэннинг не входил в исследовательскую группу Салехи. "Это очень волнительно," она сказала. "Нам еще предстоит пройти долгий путь, но это очень интересные результаты."
Источник: Медицинский центр Стэнфордского университета (новости: в сети)