Исследователи из Karolinska Institutet раскрыли новые сведения о механизмах, лежащих в основе расстройства аутистического спектра (РАС). Исследование, недавно опубликованное в Cell Reports, изучает, как изменения в нейротрансмиссии дофамина (DA) в мозге способствуют поведенческим симптомам аутизма.
Аутизм диагностируется на основе поведения, которое сильно варьируется среди индивидуумов, часто пересекаясь с другими состояниями, что делает точную диагностику сложной. Исследование сосредоточено на модели мышей с РАС с повышенными уровнями эукариотического инициирующего фактора 4E (eIF4E), белка, который играет решающую роль в процессе перевода генетической информации в белки.
"Наше исследование показывает, что мыши с геном риска аутизма, eIF4E, имеют сниженное выделение дофамина, химического посредника (или нейротрансмиттера), который важен для мотивации, обучения и движения," говорит Эмануэла Сантани, ведущий исследователь в отделе нейробиологии и последний автор статьи.
Используя современные технологии, такие как оптогенетика, которая использует свет для управления определенными мозговыми цепями, исследователи проследили проблему до снижения активации никотиновых рецепторов ацетилхолином, еще одним нейротрансмиттером, важным для принятия решений.
Исследование помогает объяснить нейробиологическую основу поведенческой негибкости, общей проблемы при аутизме. Понимание того, как мозговые цепи и нейронная коммуникация изменены при аутизме, имеет решающее значение.
"Наши результаты показывают, что базальные ганглии -- мозговая цепь, регулирующая адаптивное поведение и моторные функции -- затронуты при аутизме, с нарушениями в том, как дофамин и ацетилхолин работают вместе," говорит Сантани.
Эти результаты предоставляют представление о механизмах мозга, стоящих за поведенческой негибкостью при аутизме, потенциально помогая будущим диагностическим подходам.
Исследователи использовали комплексный подход, сочетая генетику, поведенческий анализ, синаптическую физиологию и методы визуализации. Они измерили выделение дофамина у мышей с мутацией в гене eIF4E, который важен для создания новых белков. Мутации в этом гене были связаны с аутизмом у пациентов. Эти мыши имеют поведенческие характеристики, схожие с аутизмом, такие как трудности с адаптацией к изменениям, повторяющиеся действия и социальные проблемы, что делает их ценным моделью для изучения аутизма.
"Мы использовали оптогенетику, чтобы понять, почему выделение дофамина было снижено у мышей с РАС. Мы активировали нейроны дофамина или ацетилхолина и обнаружили, что выделение дофамина, вызванное нейронами ацетилхолина, было снижено," объясняет Андерс Боргквист, ведущий исследователь в том же отделе и соавтор исследования.
Затем команда использовала методы визуализации для измерения уровней ацетилхолина и притока кальция. Кальций необходим для выделения нейротрансмиттеров. У мышей eIF4E связывание ацетилхолина с дофаминовыми аксонами было нарушено, что привело к меньшему притоку кальция. Увеличение кальция восстановило выделение дофамина, показывая, что проблема заключается в функции никотиновых рецепторов.
"Наши результаты предполагают, что поведенческая негибкость при аутизме возникает из-за дефицитов в коммуникации между дофамином и ацетилхолином в базальных ганглиях. Мы продолжим исследовать, как это влияет на другие части мозга," говорит Боргквист.
"Это не только углубляет наше понимание РАС, но и открывает путь для инновационных терапевтических подходов, которые могут значительно улучшить жизнь людей, страдающих от этого расстройства," добавляет Сантани.