Появление шизофрении может быть связано с материнским витамином D
Исследователи использовали технологию молекулярной визуализации, чтобы подтвердить решающую роль материнского уровня витамина D в развитии клеток мозга, вырабатывающих дофамин, химического вещества, обеспечивающего хорошее самочувствие. Это открытие дает лучшее понимание механизмов, лежащих в основе нарушений развития нервной системы, таких как шизофрения.
Считается, что шизофрения развивается в результате сочетания генетических и экологических факторов. Точный механизм, с помощью которого это происходит, неизвестен, но есть убедительные доказательства того, что это состояние вызывает изменение в том, как мозг использует дофамин.
Воздействие факторов риска шизофрении во время эмбрионального развития изменяет то, как в мозгу формируются дофаминовые цепи. Предыдущие исследования показали, что низкий уровень материнского витамина D является одним из таких факторов риска, влияющих на то, как дофамин-продуцирующие (дофаминергические) нейроны дифференцируются в свою зрелую, специализированную форму.
Группа исследователей из Института мозга Квинслендского университета опиралась на прошлые исследования, чтобы более тщательно изучить связь между витамином D, дофаминергическими нейронами и шизофренией с помощью технологии молекулярной визуализации.
Ученые создали дофаминоподобные нейроны, чтобы воспроизвести процесс дифференцировки, который происходит во время развития эмбриона. Нейроны культивировали с гормоном кальцитриолом и без него. Поступивший с пищей витамин D неактивен до тех пор, пока не подвергается двум ферментативным реакциям в организме, вторая из которых происходит в почках, где он превращается в кальцитриол, активную форму витамина D. Кальцитриол связывается с рецептором витамина D и активирует его в ядре клетки.
Исследователи обнаружили, что витамин D влияет не только на дифференцировку клеток, но и на структуру нейронов.
«Мы обнаружили, что измененный процесс дифференцировки в присутствии витамина D не только заставляет клетки расти по-другому, но и по-разному задействует механизмы для высвобождения дофамина», — сказал Дэррил Эйлс, автор исследования.
«Механизмы» — это нейриты, отростки, вырастающие из тела клетки нейрона. Нейриты необходимы для отправки и получения сигналов от других частей нервной системы. Ученые обнаружили, что количество нейритов заметно увеличилось, и внутри этих нейритов изменилось распределение белков, ответственных за высвобождение дофамина.
Используя новый инструмент визуализации, называемый ложными флуоресцентными нейротрансмиттерами (FFN), исследователи смогли проанализировать, как изменялось поглощение и высвобождение дофамина в присутствии или в отсутствие кальцитриола. FFN представляют собой низкомолекулярные красители, которые точно имитируют действие нейротрансмиттера, такого как дофамин. Они позволяют визуализировать как хранение, так и высвобождение одиночных молекул в нервных окончаниях.
Они обнаружили, что по сравнению с контролем выброс дофамина был усилен в нейронах, выращенных в присутствии кальцитриола.
«Это убедительное доказательство того, что витамин D влияет на структурную дифференциацию дофаминергических нейронов», — сказал Дэррил Эйлс.
Использование FFN для нацеливания и наблюдения за отдельными молекулами дофамина означало, что исследователи смогли подтвердить свое давнее мнение о том, что уровни витамина D во время развития влияют на формирование нейронов, продуцирующих дофамин.
Они считают, что ранние изменения в дифференцировке и функции дофаминовых нейронов могут привести к дисфункции дофамина, наблюдаемой при шизофрении у взрослых.
Исследователи планируют выяснить, влияют ли другие факторы риска шизофрении из окружающей среды, такие как низкий уровень кислорода или инфекция во время беременности, на развитие дофаминовых нейронов.
Исследование было опубликовано в Журнале нейрохимии.