За два часа, но не у людей: ученые временно обратили вспять аутизм-подобные нарушения у взрослых мышей

Новое исследование показывает, что некоторые нарушения работы мозга могут быть функциональными, а не необратимо «записанными» в его структуре

У многих людей аутизм ассоциируется с тем, что особенности развития мозга формируются до рождения и затем уже практически не меняются.

Новое исследование предлагает более сложную картину.

Оно не говорит, что аутизм можно «вылечить». Но показывает, что некоторые нарушения работы мозга могут оставаться удивительно пластичными даже во взрослом возрасте.

Исследователи изучали не аутизм вообще, а одну конкретную модель

Работа выполнена на мышиной модели, в которой во время беременности у самки искусственно вызывали умеренную воспалительную реакцию.

Такой подход называется моделью материнского иммунного ответа (Maternal Inflammatory Response, MIR). Он используется уже много лет для изучения того, как воспаление во время беременности может влиять на развитие мозга потомства.

Важно понимать, что это не модель «аутизма вообще».

Сам аутизм представляет собой чрезвычайно неоднородное состояние, в формировании которого участвуют сотни генов и множество факторов окружающей среды. Авторы отдельно подчеркивают, что воспаление во время беременности само по себе не означает, что у ребенка обязательно разовьется аутизм.

Модель лишь воспроизводит отдельные особенности, связанные с расстройствами аутистического спектра.

Что происходило в мозге этих животных

У взрослых мышей сохранялись несколько характерных нарушений.

Исследователи обнаружили хроническое воспаление, повышенную активность сигнального пути mTOR, нарушения связи между различными областями мозга, повышенную возбудимость нейронов, сенсорную гиперчувствительность и повторяющееся поведение.

Особое внимание ученые уделили системе mTOR.

Почему именно mTOR оказался в центре внимания

Если упростить, mTOR можно представить как один из главных регуляторов работы клетки.

Он определяет, когда клетка должна расти, синтезировать белки, расходовать энергию и перестраивать свои внутренние процессы.

Избыточная активность mTOR давно рассматривается как общий механизм сразу нескольких генетических заболеваний, сопровождающихся аутизмом. Поэтому этот путь давно привлекает внимание нейробиологов.

Рапамицин как раз подавляет активность mTOR.

Сегодня этот препарат уже применяется в клинической практике — прежде всего после трансплантации органов и при некоторых других заболеваниях. Но из-за выраженного иммунодепрессивного действия и риска серьезных побочных эффектов он не рассматривается как средство для широкого применения при аутизме.

Самое неожиданное произошло уже через два часа

Именно этот результат сделал исследование настолько обсуждаемым.

После однократного введения рапамицина исследователи увидели сразу несколько изменений:

• снизилась патологическая возбудимость нейронов;
• уменьшилась склонность к судорогам;
• улучшилась организация функциональных связей между различными отделами мозга;
• уменьшилось повторяющееся поведение;
• снизилась сенсорная гиперчувствительность.

И все это произошло примерно за два часа.

Именно здесь возникает главный научный вывод

За два часа невозможно перестроить мозг.

Нельзя создать новые нейронные связи, удалить старые или изменить анатомию мозга настолько быстро.

Следовательно, произошло не структурное восстановление.

Изменилась именно работа существующих нейронных сетей.

Авторы называют это функциональной нормализацией.

Именно это, вероятно, позволило быстро уменьшить выраженность ряда симптомов.

Как это удалось выяснить

Исследователи проанализировали активность отдельных нейронов.

Оказалось, что до лечения многие клетки находились в состоянии повышенной возбудимости.

После введения рапамицина эта чрезмерная активность значительно уменьшалась.

Дополнительный анализ экспрессии генов показал изменения в работе генов, связанных с передачей нервных импульсов, ионными каналами, эпилепсией и расстройствами аутистического спектра. Наиболее выраженные эффекты наблюдались в возбуждающих нейронах коры головного мозга.

Сенсорная гиперчувствительность может оказаться одной из ключевых мишеней

Одна из наиболее интересных идей исследования касается сенсорной обработки информации.

Многие люди с аутизмом болезненно воспринимают обычные звуки, прикосновения, свет или текстуры.

Авторы предполагают, что именно нарушения обработки сенсорной информации могут запускать часть других проявлений аутизма.

В работе показано, что после нормализации активности сенсорных сетей мозга уменьшались и повторяющиеся формы поведения.

Это не доказывает причинно-следственную связь, но открывает новое направление для дальнейших исследований.

Но эффект оказался временным

На этом особенно настаивают сами авторы.

Через несколько суток после введения препарата большинство улучшений исчезало.

При ежедневном введении постепенно развивалась толерантность — эффективность лечения снижалась в течение нескольких недель. Кроме того, длительное подавление mTOR потенциально опасно, поскольку этот путь необходим для множества жизненно важных процессов в организме.

Поэтому исследование вовсе не предлагает использовать рапамицин как средство лечения аутизма.

Что действительно меняет эта работа

Главная ценность исследования заключается совсем в другом.

Долгое время считалось, что если особенности развития мозга сформировались внутриутробно, то во взрослом возрасте изменить можно очень немногое.

Работа UCLA показывает более сложную картину.

Даже если структура мозга сформировалась необычным образом, часть симптомов может поддерживаться нарушенной работой функциональных нейронных сетей.

А значит, именно эти сети могут стать мишенью для будущих методов терапии.

Авторы прямо указывают, что перспективными направлениями могут стать способы восстановления баланса между возбуждением и торможением нейронов, воздействие на сенсорные сети мозга и методы нейромодуляции, а не длительное подавление mTOR рапамицином.

До применения у людей путь еще очень длинный

Это исследование выполнено исключительно на мышах.

Животные модели помогают понять механизмы заболевания, но никогда полностью не воспроизводят человеческий аутизм.

Поэтому говорить о появлении нового лечения пока невозможно.

Однако работа существенно расширяет представления о пластичности взрослого мозга.

Если дальнейшие исследования подтвердят, что аналогичные функциональные механизмы существуют и у человека, то в будущем это может привести к появлению совершенно новых подходов к коррекции отдельных симптомов расстройств аутистического спектра.