«Клеточная» модель помогла найти ген анорексии
Нервная анорексия представляет собой расстройство пищевого поведения, которое выражается в патологическом стремлении снизить вес. По статистике, заболевание встречается у одного процента населения, при этом среди женщин в возрасте 15-24 лет смерть от истощения наступает в 12 раз чаще, чем по другим причинам. Тем не менее, этиология анорексии изучена недостаточно. Согласно одной из гипотез, риск нарушения повышают семейная история и принадлежность к определенной социальной группе (белокожие подростки женского пола).
Ряд предыдущих исследований также показали, что важную роль в развитии заболевания может играть наследственность: объяснительная способность этого фактора достигает 50-75 процентов. Однако гены-кандидаты, связанные с анорексией, и молекулярные механизмы, лежащие в ее основе, почти неизвестны. Во многом это связано с методологическими ограничениями и недостатком эмпирических данных. В существующих базах информация о клеточных и молекулярных аномалиях, характерных для анорексии, нередко либо отсутствует, либо искажена хроническим влиянием болезни.
Чтобы обойти эту проблему, ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего и других учреждений создали «клеточную» модель расстройства in vitro. Для этого авторы перепрограммировали кожные фибробласты четырех здоровых женщин и четырех женщин с анорексией в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) с помощью ретровирусных конструкций и дважды клонировали их. Затем иСК помещали в среду нейральной индукции и выращивали в течение семи дней. Полученные нейральные клетки-предшественники (NPC) дифференцировали в нейроны коры больших полушарий с помощью ингибитора Rho-ассоциированной киназы (ROCK) и изъятия основного фактора роста фибробластов (bFGF). Спустя еще четыре недели команда получила 16 «чистых» нейрональных клеточных линий здоровых женщин и пациентов с анорексией.
На втором этапе исследователи проанализировали экспрессию генов и секвенировали РНК образцов. Оба показателя сравнивались между собой, а также с 35 588 аннотациями генов, общими для банков аннотаций ENSEMBL и HGNC. Всего авторы транскрибировали 24 944 гена в нейронах обеих групп, 361 из которых оказался дифференциально экспрессирующимся. Примечательно, что при рассмотрении только генов, связанных с развитием и дифференцировкой нейронов, статистически значимых различий между группами не наблюдалось. Выраженные различия также не выявило иммунохимическое окрашивание - по мнению ученых, это может указывать на отсутствие видимых аномалий в мозге пациентов с нервной анорексией.
Учитывая, что некоторые нейропептиды и нейротрансмиттеры могут регулировать пищевое поведение человека, специалисты также составили профиль этих молекул. Анализ показал, что профиль нейротрансмиттеров (например, рецепторов эстрогена) в экспериментальной и контрольной группах был идентичен. Однако ген TACR1 в нейронах пациентов оказался гиперэкспрессирован, тогда как экспрессия гена TAC1 была снижена у них почти вдвое. Эти гены кодируют рецептор и прекурсор тахикининов - нейропептидов, экспрессирующихся в нервной и иммунной системах, - соответственно. Известно, что изменения уровней тахикининов, в частности мутации TACR1, связаны с различными заболеваниями, например аффективными расстройствами и зависимостями. Авторы новой работы также обнаружили, что пик экспрессии TACR1 в полосатом теле (регулирует пищевое поведение) приходится на пубертатный возраст, с которым часто ассоциируется начало анорексии.
Поскольку многие психические заболевания считаются многофакторными, генетические исследования важны для понимания их этиологии. Ранее российские ученые обнаружили ген, который отвечает за развитие депрессии у европейцев, а их американские коллеги нашли ген, связанный с искажением тактильных ощущений при аутизме.
