Mokslininkai vis daugiau sužino apie biologinius procesus, susijusius su smegenis veikiančiomis būklėmis, tarp jų – autizmo spektro sutrikimu, šizofrenija ir Alzheimerio liga.
Genai, smegenyse veikiančios cheminės medžiagos ir tai, kaip nervinės ląstelės jungiasi tarpusavyje, gali turėti įtakos smegenų vystymuisi ir veiklai. Vis dėlto daugelis šios sudėtingos dėlionės dalių iki šiol nėra gerai suprastos.
Vienas palyginti mažai tyrinėtas baltymas yra indolamino 2,3-dioksigenazė 2, trumpiau – IDO2. Jis dalyvauja organizmui apdorojant triptofaną – aminorūgštį, kurios gauname valgydami baltymų turintį maistą.
Triptofanas organizme gali būti skaidomas vykstant kelioms cheminėms reakcijoms, vadinamoms triptofano–kinurenino keliu. Šio proceso metu susidarančios medžiagos gali veikti smegenis, imuninę sistemą ir nervinių ląstelių aktyvumą. Ankstesni tyrimai šio proceso pokyčius jau siejo su keliomis neurologinėmis ir psichikos sveikatos būklėmis.
Mokslininkai ištyrė, kas nutinka, kai organizme nėra IDO2
Norėdami geriau suprasti IDO2 vaidmenį, Japonijos Fujitos sveikatos universiteto docentė Yasuko Yamamoto su kolegomis tyrė genetiškai pakeistas peles, kurių organizmas negalėjo gaminti šio baltymo. Mokslininkai jas palygino su įprastomis pelėmis ir stebėjo, kaip IDO2 trūkumas veikia jų elgesį bei smegenis.
Tyrimas paskelbtas moksliniame žurnale „The FEBS Journal“. IDO2 neturinčioms pelėms buvo būdingas neįprastas elgesys – jos dažniau kartojo tuos pačius kūno priežiūros veiksmus, mažiau tyrinėjo aplinką ir sunkiau prisitaikydavo prie jos pokyčių.
Jos taip pat kitaip elgėsi atliekant bandymus, kuriuose dalyvavo kitos pelės. Dalį šių pokyčių mokslininkai apibūdino kaip į autizmą panašų elgesį. Tačiau svarbu pabrėžti, kad pelių elgesys negali atspindėti visos žmonių autizmo patirties, o šie rezultatai neįrodo, kad IDO2 trūkumas žmonėms sukelia autizmą.
Tuomet mokslininkai ištyrė, kas vyksta gyvūnų smegenyse. Paaiškėjo, kad pašalinus IDO2 pakito su triptofano skaidymu susijusių medžiagų kiekis, taip pat pastebėta dopamino pokyčių tokiose smegenų srityse kaip dryžuotasis kūnas ir migdolinis kūnas.
Dopaminas yra cheminis „pasiuntinys“, padedantis smegenų ląstelėms perduoti informaciją. Jis svarbus motyvacijai, mokymuisi, judėjimui ir reakcijai į atlygį, todėl dopamino aktyvumo pokyčiai gali įvairiais būdais paveikti elgesį.
Pokyčių aptikta ir pačiose smegenų ląstelių jungtyse
Dar vienas svarbus atradimas buvo susijęs su smegenų neurotrofiniu faktoriumi, trumpiau vadinamu BDNF. Šis baltymas padeda nervinėms ląstelėms augti ir išlikti gyvybingoms, taip pat leidžia smegenims stiprinti ar keisti ryšius tarp ląstelių mokantis.
IDO2 neturinčių pelių smegenyse BDNF kiekis buvo mažesnis. Mokslininkai taip pat pastebėjo pokyčių mažose nervinių ląstelių struktūrose, kurios padeda šioms ląstelėms priimti signalus iš kitų ląstelių. Dėl to jos atlieka svarbų vaidmenį perduodant informaciją smegenyse.
Tyrėjai aptiko ir mikroglijos – smegenyse esančių su imunine sistema susijusių ląstelių – pokyčių. Įprastai mikroglija padeda palaikyti sveiką smegenų audinį ir reaguoja į pažeidimus, tačiau šių ląstelių forma bei aktyvumas gali keistis priklausomai nuo to, kas vyksta aplink jas.
Genetiškai pakeistų pelių smegenyse daugiau mikroglijos ląstelių buvo suaktyvėjusios, užuot buvusios įprastos, mažiau aktyvios būsenos. Mokslininkų nuomone, šie pokyčiai kartu su pakitusiu BDNF kiekiu ir smegenų chemija galėtų padėti paaiškinti neįprastą gyvūnų elgesį.
Svarbu ir tai, kad mokslininkai atliko eksperimentus, kurių metu atkūrė IDO2 aktyvumą. Tai padarius dalis pelių elgesio pokyčių sumažėjo. Šis rezultatas suteikė daugiau įrodymų, kad su pastebėtais pokyčiais buvo susijęs būtent IDO2, o ne kitas, su eksperimentu nesusijęs genetinis pokytis.
IDO2 geno mutacija aptikta ir autizmą turinčiai paauglei
Mokslininkai taip pat išanalizavo 309 autizmą turinčių žmonių genetinius duomenis ir vienai 16-metei merginai nustatė IDO2 geno mutaciją.
Vieno tokio atvejo visiškai nepakanka teigti, kad IDO2 yra dažna autizmo priežastis. Tačiau šis atradimas suteikia mokslininkams pagrindo toliau tirti šį geną gerokai didesnėse žmonių grupėse.
Autizmas yra sudėtingas raidos sutrikimas, kuriam įtakos turi daugybė genetinių ir biologinių veiksnių, todėl mažai tikėtina, kad egzistuoja viena vienintelė jo priežastis ar vienas gydymo būdas.
Dėl to šį tyrimą reikėtų vertinti kaip ankstyvą užuominą apie galimą biologinį mechanizmą, o ne kaip naują gydymo metodą. Su genetiškai pakeistomis pelėmis gautus rezultatus dar reikės patvirtinti atliekant daug išsamesnius tyrimus su žmonėmis.
Vis dėlto geresnis IDO2 vaidmens supratimas gali padėti išsiaiškinti, kaip tarpusavyje sąveikauja triptofano apykaita, dopaminas, BDNF ir su imunine sistema susijusios smegenų ląstelės. Ateities tyrimai turėtų parodyti, ar šis biologinis mechanizmas iš tiesų gali būti susijęs su autizmu ar kitomis smegenis veikiančiomis būklėmis ir ar ilgainiui jis galėtų atverti naujų galimybių gydymui.
