Недавнее исследование связывает тревожное поведение у крыс, а также посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) у ветеранов вооруженных сил с увеличением количества миелина — вещества, которое ускоряет связь между нейронами — в областях мозга, связанных с эмоциями и памятью, пишет medicalxpress.com.
Результаты, представленные учеными из Калифорнийского университета в Беркли и Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF), дают возможное объяснение того, почему одни люди устойчивы, а другие уязвимы для травматического стресса, а также различные симптомы — поведение избегания, тревога и стресс. например, страх, вызванный воспоминанием о таком стрессе.
Если, как подозревают исследователи, усиленная миелинизация вызывается экстремальной травмой, результаты могут привести к лечению — лекарствам или поведенческим вмешательствам, — которые предотвращают или обращают вспять выработку миелина и уменьшают последствия экстремальной травмы.
Миелин — это слой жировых веществ и белков, который обертывает аксоны нейронов — по сути, изоляцию вокруг проводки мозга — для облегчения передачи сигналов на большие расстояния и, таким образом, связи между отдаленными областями мозга. Внутренние области мозга выглядят белыми — на самом деле их называют « белым веществом » — из-за миелина, покрывающего множество крупных пучков аксонов.
Но новое исследование обнаруживает повышенную миелинизацию аксонов в так называемом « сером веществе », где находится большая часть клеточных тел нейронов, а большая часть проводки менее изолирована миелином. Дополнительная миелинизация была обнаружена в основном в областях, связанных с памятью.
Исследователи из Медицинского центра по делам ветеранов Сан-Франциско провели МРТ головного мозга 38 ветеранов — половина с посттравматическим стрессовым расстройством, половина без — и обнаружили увеличение миелинизации в сером веществе у людей с посттравматическим стрессом по сравнению с тем, что наблюдается в мозге тех, кто не страдает от посттравматического стресса. ПТСР.
Тем временем коллеги из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили аналогичное увеличение миелинизации в сером веществе взрослых крыс, подвергшихся острому стрессовому событию. Хотя не все крысы демонстрировали долгосрочные последствия стресса — точно так же, как не у всех травмированных ветеранов развивается посттравматическое стрессовое расстройство, — у тех, у которых это было, наблюдалось усиление миелинизации в определенных областях мозга, связанное с определенными симптомами стресса, что было идентично тому, что врачи Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили у ветеранов. с ПТСР.
Например, как у ветеранов с посттравматическим стрессовым расстройством, так и у крыс, подвергавшихся стрессу, которые демонстрировали поведение избегания, была повышенная миелинизация в гиппокампе, который часто считают центром памяти. У тех, кто проявлял реакцию страха, была повышенная миелинизация миндалевидного тела, которое играет ключевую роль в нашей реакции на сильные эмоции, такие как страх или удовольствие. У тех, кто страдал тревогой, наблюдалась повышенная миелинизация зубчатой извилины, области, важной для обучения и памяти.
«Сочетание этих исследований на крысах с нашей популяцией ветеранов с посттравматическими стрессовыми расстройствами, на мой взгляд, очень интересно», — сказал старший автор доктор Томас Нейлан, директор Клиники посттравматических стрессовых расстройств (ПТСР) и Стресс и здоровье. Исследовательская программа в Сан-Франциско, штат Вирджиния. «По крайней мере, это еще один механизм, о котором следует подумать, когда мы разрабатываем новые методы лечения. Если мы увидим устойчивую способность формировать содержание миелина в мозге взрослого человека, возможно, методы лечения помогут обратить это вспять. Вот куда мы хотим пойти дальше».
Люди и крысы по-разному реагируют на стресс
Корреляция между симптомами и областью миелинизации была обнаружена, потому что исследователи Калифорнийского университета в Беркли подвергли крыс серии из более чем дюжины тестов, чтобы оценить их специфическую поведенческую реакцию на острый стресс.«Мы понимаем, что у людей много индивидуальных различий, но у крыс они генетически идентичны, поэтому вы думаете, что когда вы подвергаете их стрессу, вы получите одинаковую реакцию», — сказала старший автор Даниэла Кауфер, Калифорнийский университет. Беркли, профессор интегративной биологии. «Но реакция чрезвычайно изменчива. Они как бы распадаются на группы, так что некоторые действительно устойчивы, а некоторые уязвимы. И те, которые уязвимы, уязвимы по-разному: некоторые демонстрируют поведение избегания, а некоторые демонстрируют проблемы с обучением из-за страха. , а некоторые демонстрируют преувеличенную реакцию испуга».
По словам Нейлана, подобная индивидуальность наблюдается у людей с посттравматическим стрессовым расстройством. Новое исследование предполагает, что специфические симптомы связаны с тем, какие области мозга подвергаются новой миелинизации.
«Разные люди с посттравматическим стрессовым расстройством сильно отличаются друг от друга; это не один размер подходит всем. Каждый пациент с посттравматическим стрессовым расстройством обычно имеет сочетание различных симптомов», — сказал Нейлан, профессор психиатрии в Институте неврологии им. Вейля Калифорнийского университета в Сан-Франциско. «Некоторые люди очень избегающие. Некоторые люди очень гиперреактивны. Идея состоит в том, что если вы сможете показать, что эти разные кластеры симптомов имеют разные нейронные цепи, это может на самом деле приблизить нас к подтипированию людей таким образом, чтобы мы могли быть более целенаправленными. наше лечение».
Исследователи, опубликовавшие свои результаты в декабре 2021 года в журнале Translational Psychiatry , показывают, что стресс производит больше глиальных клеток мозга, называемых олигодендроцитами, которые обвивают аксоны нейронов и образуют миелин. Увеличение количества миелина, вырабатываемого этими новыми олигодендроцитами, может влиять на скорость соединений между нейронами, делая некоторые соединения гиперреактивными.
«В сером веществе вашей коры большая часть дендритов и аксонов — отростков, исходящих из нейронов, которые помогают устанавливать связь с другими нейронами, — могут образовывать тысячи соединений, и большинство из них немиелинизированы», — сказал Нейлан. «Но если опыт приводит к тому, что вы начинаете откладывать миелин для укрепления определенных связей — скажем, вашей способности быстро реагировать на пугающий раздражитель, — вы можете ускорить эту цепь, но вы потеряете тот вид более широкой адаптивной гибкости, которую вы обычно имели бы. в основном с немиелинизированными аксонами и дендритами. Люди с посттравматическим стрессовым расстройством становятся почти такими же, как музыканты с одной нотой — они действительно знают, как реагировать на страх. Но эта усиленная, быстрая реакция на страх может уменьшить их адаптивную гибкость для поведения, не связанного со страхом».
Острый стресс повышает уровень олигодендроцитов
В 2014 году Кауфер и ее коллеги из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили, что крысы, подвергшиеся острому стрессу, производят больше олигодендроцитов в сером веществе мозга, особенно в гиппокампе. Она предположила, что это привело к усилению миелинизации аксонов, потенциально влияя на скорость, с которой сигналы перемещаются между различными областями серого вещества мозга, такими как гиппокамп и миндалевидное тело. Новое исследование подтверждает эту теорию.Нейлан был заинтригован результатами 2014 года и связался с Кауфером, и с тех пор они сотрудничают. Нейлан объединилась с Линдой Чао, профессором радиологии Калифорнийского университета в Сан-Франциско, которая разработала способ визуализации миелина в сером веществе головного мозга, и несколько лет назад просканировала мозг 38 ветеранов, перенесших тяжелую травму, некоторые с посттравматическим стрессовым расстройством, а некоторые без него.
В то время ученые, искавшие изменения в миелинизации, связанные с заболеваниями головного мозга, были сосредоточены на белом веществе коры, которое в основном миелинизировано. Например, при рассеянном склерозе аутоиммунная атака разрушает миелин в белом веществе. Кауфер был, возможно, первым, кто обнаружил признаки повышенной миелинизации в сером веществе, связанной с болезнью.
Чао и Нейлан действительно обнаружили повышенную миелинизацию нейронов в сером веществе у ветеранов с посттравматическим стрессовым расстройством, но не у тех, у кого его не было. Чем хуже симптомы, тем сильнее миелинизация.
Это побудило Кауфера и первого автора Кимберли Лонг, ныне постдокторанта Калифорнийского университета в Сан-Франциско, выяснить, могут ли они также обнаружить повышенное содержание миелина в сером веществе после острой травмы у крыс. После того, как они сосредоточились на конкретных симптомах отдельных крыс с посттравматическим стрессовым расстройством, они обнаружили корреляцию между симптомами и миелинизацией в определенных областях серого вещества.
Впоследствии Чао повторно проанализировала сканирование мозга своей предыдущей группы из 38 ветеранов и обнаружила ту же корреляцию: определенные симптомы были связаны с миелинизацией в одной области серого вещества, но не в других.
Затем Лонг и Кауфер применили тип вирусной генной терапии, чтобы активировать фактор транскрипции, называемый olig1, который увеличивает производство олигодендроцитов из стволовых клеток в сером веществе. Когда Лонг вводил вирус в зубчатую извилину крыс, исследователи обнаружили, что это увеличило количество олигодендроцитов и вызвало симптомы избегания даже без какого-либо стресса.
«Следующий вопрос был: «Если я изменю генезис олигодендроцитов, изменю ли я поведение?», — сказал Кауфер. «Начало ответа здесь, в этой статье, — да. И теперь нужно сделать гораздо больше, чтобы по-настоящему понять это».
Нейлан, Чао и Кауфер сотрудничают в дальнейших исследованиях, включая поиск повышенного миелина в мозге умерших пациентов с посттравматическим стрессовым расстройством, улучшение визуализации миелина в мозге с помощью фМРТ, изучение влияния хронического стресса на мозговые связи крыс и использование новая визуализация с высоким разрешением для изучения отложений миелина в сером веществе.
Другими соавторами статьи были студенты Юрика Казама, Вивиан Роан, Рея Мишра, Анджил Ан, Келси Ху и Клэр Тот, а также докторант Джоселин Бретон из Калифорнийского университета в Беркли; студент Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Лиор Перец; студентка Аризонского университета Дайана Мюллер; докторант Университета Британской Колумбии (UBC) Уильям Казацца; профессор UBC Сара Мостафави; невролог Бостонского университета доктор Бертран Хубер; и исследователь Стивен Вудворд из системы здравоохранения штата Вирджиния Пало-Альто.
