Профессор Гайя Новарино и ее команда частично раскрыли роль метаболизма и питательных веществ в развивающемся мозге, обнаружив группу аминокислот, которые на определенных этапах развития мозга играют ключевую роль, и сообщают об этом в Cell.
Метаболиты - это вещества, которые вырабатываются или потребляются при расщеплении пищи. Они обеспечивают организм энергией или служат строительными блоками для клеток. Группа метаболитов LNAA (большие нейтральные аминокислоты) не может вырабатываться в организме: их необходимо получать из пищи. Группа Новарино ранее выявила новую форму аутизма, при которой пациенты не могут транспортировать LNAA в мозг из-за дефекта гена Slc7a5
Целью текущего исследования было более детальное понимание роли этих аминокислот в развитии мозга. На следующем этапе у мышей был деактивирован ген Slc7a5. Он руководит разработкой транспортера, доставляющего LNAA в нейроны. Затем была создана линия грызунов с отключенным геном, у которых нейроны, не получая незаменимых аминокислот, голодали.
На эмбриональной стадии формирование мозга, казалось, шло нормально. Но сразу после рождения в нейронах проявились первые последствия недостатка LNAA. У генно-модифицированных мышей развилась микроцефалия: толщина коры (внешнего слоя мозга) была значительно меньше, чем у здоровых мышей. Затем ученые использовали метод маркировки и манипулирования отдельными нейронами.
Они обнаружили, что в первые несколько дней после рождения исчезло большое количество нейронов верхнего слоя коры. Клетки погибли, поскольку лишенные LNAA нейроны менее активны. а если они не могут нормально работать, то уничтожаются вскоре после рождения. Выживают лишь наиболее приспособленные клетки, как в естественном отборе.
После этого смерть, и активность нейронов нормализовались. Однако значительно меньший размер мозга сохранялся и во взрослом возрасте. Мыши демонстрировали поведенческие аномалии, включая двигательный дефицит, измененное социальное поведение и гиперактивность, что очень похоже на поведение пациентов с мутациями в гене SLC7A5, у которых также наблюдаются микроцефалия, аутизм и двигательные нарушения. Аспирантка Лиза Кнаус делает вывод:
Наша работа дает подробное представление о том, как даже небольшие изменения метаболизма и доступности питательных веществ могут иметь серьезные последствия для развития и функционирования мозга.
