Inflamaţia severă în copilăria timpurie reprezintă un factor de risc cunoscut clinic pentru dezvoltarea autismului şi a schizofreniei. Acum, pentru prima dată, oamenii de ştiinţă de la facultatea de medicină a Universităţii din Maryland (UMSOM) au descoperit că inflamaţia modifică dezvoltarea celulelor vulnerabile ale creierului, iar acest lucru ar putea avea legături mecanice cu tulburările de neurodezvoltare. Această descoperire ar putea duce la tratamente pentru multe tulburări de neurodezvoltare diferite care apar în copilărie.
Utilizând genomica monocelulară pentru a studia creierele copiilor care au murit din cauza unor afecţiuni inflamatorii - cum ar fi o infecţie bacteriană sau virală, sau astm - alături de cei care au murit în urma unui accident brusc, cercetătorii de la UMSOM au condus un studiu în urma căruia au descoperit că inflamaţia în copilăria timpurie împiedică neuronii specifici din cerebel să se maturizeze complet.
Cerebelul este o regiune a creierului responsabilă de controlul motorului şi de funcţiile cognitive superioare utilizate în limbaj, abilităţi sociale şi reglarea emoţională.
Studiul a apărut în numărul din octombrie al revistei Science Translational Medicine, şi face parte dintr-o colecţie de aproape 30 de lucrări care descriu dezvoltarea şi diversitatea tipurilor de celule din creierul uman.
Toate aceste studii au fost coordonate de Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative Cell Census Network, un consorţiu multisite.
Cercetările anterioare au arătat că bebeluşii născuţi cu anomalii ale cerebelului se confruntă frecvent cu tulburări de neurodezvoltare, iar modelele animale expuse la inflamaţii înainte de naştere dezvoltă, de asemenea, aceste afecţiuni.
Echipa de la UMSOM a analizat cerebelul deoarece este una dintre primele regiuni ale creierului care începe să se dezvolte şi una dintre ultimele care ajunge la maturitate, fiind în continuare puţin studiată.
Cu ajutorul tehnologiei destul de noi de secvenţiere a ARN-ului dintr-un singur nucleu oamenii de ştiinţă au putut privi la nivel celular pentru a vedea schimbările din creier.
„Acest lucru nu a mai fost făcut niciodată până acum la acest grup de vârstă şi în contextul inflamaţiei. Expresia genelor în cerebelul copiilor cu inflamaţie a fost remarcabil de consistentă", a declarat Margaret McCarthy, profesor şi preşedinta catedrei de farmacologie al UM-MIND, care a condus studiul.
Cercetătorii au examinat ţesuturile cerebrale donate post-mortem de la 17 copii care au murit când aveau între unul şi cinci ani, opt din cauza unor afecţiuni care au implicat inflamaţii şi nouă din cauza unor accidente.
Niciunul dintre donatori nu fusese diagnosticat cu o afecţiune neurologică înainte de deces. Cele două grupuri au fost similare în ceea ce priveşte vârsta, sexul, rasa/etnia şi timpul scurs de la deces.
Aceste specimene unice de ţesut cerebral au fost colectate de-a lungul mai multor ani de către cercetătorii UMSOM.
Studiul a constatat că două tipuri specifice, dar rare, de neuroni cerebeloşi au fost cel mai vulnerabili la inflamaţia cerebrală - neuronii Golgi şi Purkinje.
La nivelul unei singure celule, aceste două tipuri de neuroni au prezentat o întrerupere prematură a maturizării.
„Deşi sunt rari, neuronii Purkinje şi Golgi au funcţii critice", a declarat dr. Seth Ament, om de ştiinţă la IGS - Institutul pentru Ştiinţe genomice al UMSOM şi profesor asociat la departamentul de psihiatrie, care a condus cercetarea împreună cu Margaret McCarthy.
În timpul dezvoltării, neuronii Purkinje formează sinapsele care conectează cerebelul cu alte regiuni ale creierului implicate în cogniţie sau în controlul emoţional, în timp ce neuronii Golgi coordonează comunicarea între celulele din cadrul cerebelului.
Perturbarea oricăruia dintre aceste procese de dezvoltare ar putea explica modul în care inflamaţia contribuie la afecţiuni precum tulburările din spectrul autist şi schizofrenia.
Ca în cazul multor boli, atât genetica, cât şi mediul - în acest caz, inflamaţia - contribuie probabil la riscul de a dezvolta aceste tulburări.
De aceea, spun specialiştii, este esenţial să se înţeleagă rolurile anumitor celule din regiunile creierului - precum şi modul în care acestea interacţionează cu genele pentru a influenţa funcţia creierului - pentru a găsi tratamente pentru tulburări cerebrale, precum tulburările de spectru autist (TSA) şi schizofrenia, precum şi pentru altele, inclusiv demenţa, boala Parkinson sau tulburările legate de consumul de substanţe.
Potrivit cercetătorilor, acest studiu este unul dintre primele care arată că modificările expresiei genelor în timpul inflamaţiei pot pregăti terenul pentru o disfuncţie celulară ulterioară, cum ar fi reducerea conectivităţii sinaptice sau alterarea metabolismului energetic.
„Este esenţial să înţelegem aceste mecanisme şi modificări la nivel celular în timpul dezvoltării creierului, în speranţa că într-o zi vom putea dezvolta tratamente pentru tulburările de neurodezvoltare".
Datele din acest studiu - împreună cu toate lucrările din cadrul BRAIN Initiative - au fost depuse în Neuroscience Multi-Omic Archive (NeMO Archive) - un depozit de date genomice curatoriat - găzduit la Institutul pentru Ştiinţe ale Genomului din cadrul UMSOM, iar cercetătorii din domeniul neuroştiinţelor pot accesa datele arhivei printr-un portal uşor de utilizat pentru a accesa aceste informaţii legate de înţelegerea funcţionării complexe a creierului.
