Липидный метаболизм контролирует развитие мозга

Нейральные стволовые клетки не только отвечают за раннее развитие мозга, но и остаются активными на протяжении всей жизни. Они делятся и постоянно генерируют новые нервные клетки, позволяя мозгу адаптироваться к новым требованиям. Различные генетические мутации нарушают активность этих клеток, что приводит к дефициту обучения и памяти у пораженных людей. О механизмах этого явления известно очень мало.

Фермент регулирует активность стволовых клеток мозга

Международная исследовательская группа под руководством профессора Себастьяна Йессбергера из Института исследований мозга Университета Цюриха (UZH) впервые показала, что фермент липидного метаболизма регулирует пожизненную активность стволовых клеток мозга. Исследование опубликовано в Cell Stem Cell. Этот фермент — синтаза жирных кислот (FASN) — отвечает за образование жирных кислот. Конкретная мутация в генетической информации фермента вызывает когнитивный дефицит у пациентов.

Под руководством постдока Меган Бауэрс и аспирантов Тонг Лян и Даниэля Гонсалес-Бооркеса исследователи изучили генетическое изменение FASN на мышиной модели, а также в церебральных органоидах человека — органоидных клеточных культурах мозга, которые формируются из человеческих эмбриональных стволовых клеток. «Этот подход позволяет нам параллельно анализировать эффекты дефектного фермента в мозге взрослых мышей и во время раннего развития человеческого мозга», — объясняет Йессбергер. Генетическая информация как мышей, так и человеческих органоидов была экспериментально изменена так, чтобы фермент липидного метаболизма имел ту же мутацию, что и у людей с когнитивными нарушениями.

Сниженная активность стволовых клеток ухудшает когнитивные функции

Мутация FASN привела к снижению деления стволовых клеток, постоянно генерирующих новые нервные клетки, как у мышей, так и в человеческой ткани. Причина — гиперактивность мутировавшего фермента, из-за которой жиры накапливаются внутри клетки, подвергая стволовые клетки стрессу и снижая их способность к делению. Подобно когнитивному дефициту у людей, мыши с мутацией также демонстрировали нарушения обучения и памяти. «Наши результаты свидетельствуют о функциональной связи между липидным метаболизмом, активностью стволовых клеток и когнитивными функциями», — говорит Йессбергер.

Выявленный механизм показывает, как липидный метаболизм регулирует активность нейральных стволовых клеток и, следовательно, влияет на развитие мозга. «Новые открытия, касающиеся дефицита обучения и памяти у людей, стали возможны только благодаря объединению наших исследований на животных моделях и человеческих клетках», — подчеркивает Йессбергер. По мнению ученых, их методология представляет собой «чертеж» для детального изучения активности стволовых клеток мозга и их роли в когнитивных процессах, что позволит лучше понять малоизученные заболевания.

Стволовые клетки как терапевтическая цель при заболеваниях мозга

«Кроме того, мы надеемся, что станет возможным терапевтически контролировать активность стволовых клеток, чтобы использовать их для восстановления мозга — например, для будущего лечения когнитивных расстройств или заболеваний, связанных с гибелью нервных клеток, таких как болезнь Паркинсона или болезнь Альцгеймера», — говорит Себастьян Йессбергер.