Czy analiza włosów może zdiagnozować schizofrenię?
Nowatorskie podejście do badania biologicznego pochodzenia schizofrenii pozwoliło zidentyfikować nadmierną produkcję siarkowodoru w mózgu jako czynnik.
Niedawne Medycyna molekularna EMBO badanie sugeruje również, że enzym, który pomaga wytwarzać siarkowodór w mózgu i pozostawia ślad w ludzkich włosach, może służyć jako przedobjawowy biomarker dla podtypu schizofrenii.
Naukowcy sugerują, że odkrycia mogą doprowadzić do powstania nowej klasy leków na schizofrenię. Obecne terapie, które są ukierunkowane na układy dopaminy i serotoniny w mózgu, nie zawsze są skuteczne i powodują skutki uboczne.
„Ukierunkowanie na szlak metaboliczny siarkowodoru zapewnia nowatorskie podejście terapeutyczne” - podsumowali autorzy, których badanie obejmowało myszy poddane inżynierii genetycznej, tkanki mózgowe po śmierci oraz osoby ze schizofrenią i bez niej.
Starszy autor badania, dr Takeo Yoshikawa, który kieruje zespołem psychiatrii molekularnej w RIKEN Center for Brain Science w Japonii, zauważa, że firmy farmaceutyczne przestały opracowywać nowe metody leczenia schizofrenii.
„Do opracowania nowych leków potrzebny jest nowy paradygmat” - zauważa, dodając, że „Obecnie około 30% pacjentów ze schizofrenią jest opornych na terapię antagonistą receptora dopaminowego D2”.
W poszukiwaniu bardziej niezawodnego markera
Krótko mówiąc, nowe badanie bada molekularne podstawy behawioralnego markera schizofrenii zwanego hamowaniem przedimpulsowym, aby zidentyfikować bardziej wiarygodny, obiektywny marker biochemiczny.
Większość ludzi reaguje przerażeniem na nagły wybuch hałasu. Jeśli jednak usłyszą krótszy, krótszy impuls - lub przedimpuls - tuż przed tym, większy impuls zaskoczy ich znacznie mniej. Dzieje się tak, ponieważ przedimpuls hamuje reakcję przestraszenia.
Od dziesięcioleci naukowcy wiedzą, że wiele osób ze schizofrenią ma mniejsze hamowanie przedimpulsowe; ich zaskakująca reakcja na nagły, głośny hałas jest nadmierna, nawet gdy pojawia się przedimpuls.
Dr Yoshikawa i jego koledzy potraktowali hamowanie przedimpulsowe jako punkt wyjścia dla swoich badań.
Użyli szczepów myszy, które mają różne poziomy hamowania przed impulsem, do poszukiwania wzorców ekspresji białek, które mogłyby odpowiadać tym poziomom.
Podczas tych poszukiwań zidentyfikowano enzym Mpst. Naukowcy zaobserwowali, że myszy z niskim hamowaniem przed impulsem miały znacznie wyższy poziom Mpst w mózgu niż myszy z wysokim hamowaniem przed impulsem.
Mpst, siarkowodór i mieszki włosowe
Wiedząc, że jedną z funkcji Mpst jest pomoc w wytwarzaniu złożonego siarkowodoru, zespół przetestował następnie mózgi zwierząt i odkrył, że poziomy siarkowodoru były wyższe u tych z niskim hamowaniem przedimpulsowym.
„Nikt nigdy nie pomyślał o związku przyczynowym między siarkowodorem a schizofrenią” - komentuje dr Yoshikawa.
„Kiedy to odkryliśmy”, dodaje, „musieliśmy dowiedzieć się, jak to się dzieje i czy te odkrycia na myszach będą prawdziwe w przypadku osób ze schizofrenią”.
Po zidentyfikowaniu Mpst jako głównego podejrzanego badacze rozpoczęli poszukiwanie dalszych dowodów. Skonstruowali myszy pozbawione Mpst i wykazali, że mają wyższe hamowanie przed impulsem niż zwykłe myszy.
Wynik ten sugerował, że zmniejszenie Mpst może być sposobem na przywrócenie hamowania przed impulsem.
Na kolejnym etapie gromadzenia dowodów zespół porównał pośmiertną tkankę mózgową osób ze schizofrenią i bez schizofrenii.
Porównanie ujawniło silniejszą ekspresję w genie kodującym Mpst w tkance mózgowej osób ze schizofrenią. Okazało się również, że poziomy Mpst odpowiadały nasileniu objawów schizofrenii przed śmiercią.
W innym zestawie testów naukowcy zbadali mieszki włosowe 149 osób ze schizofrenią i 166 osób bez tej choroby. Odkryli wyższe poziomy białka, które transkrybuje informacje z genu kodującego Mpst w mieszkach włosowych osób ze schizofrenią.
Epigenetyczne początki schizofrenii
Szanse zachorowania na schizofrenię wiążą się ze współzależnością genów i środowiska. Przykładem tej wzajemnej zależności są zmiany epigenetyczne, w których chemiczne znaczniki DNA mogą zmieniać ekspresję genów, na przykład je włączać i wyłączać.
Testy przeprowadzone na myszach i pośmiertnej ludzkiej tkance mózgowej wykazały, że wyższe poziomy Mpst korelują ze zmianami DNA, które powodują trwałe zmiany w ekspresji genów. Wiedząc o tym, zespół poszukiwał czynników środowiskowych, które mogą spowodować trwały wzrost Mpst.
Ponieważ siarkowodór może chronić przed zapaleniem wywołanym stresem, zespół zastanawiał się, czy stres zapalny podczas wczesnego rozwoju mózgu może przyczynić się do pierwotnej przyczyny schizofrenii.
„Odkryliśmy, że markery antyoksydacyjne - w tym produkcja siarkowodoru - które kompensują stres oksydacyjny i zapalenie układu nerwowego podczas rozwoju mózgu były skorelowane z poziomami Mpst w mózgach osób ze schizofrenią” - zauważa dr Yoshikawa.
Spekulując na temat tego, co to oznacza dla początków schizofrenii, sugeruje, że gdy zmiana epigenetyczna włącza nadprodukcję siarkowodoru, trwa ona do końca życia jednostki. Nazywa tę schizofrenię wywołaną „stresem siarczkowym”.
„Nasze wyniki dostarczają nowej zasady lub paradygmatu projektowania leków, a obecnie testujemy, czy hamowanie syntezy siarkowodoru może złagodzić objawy w mysich modelach schizofrenii”.
Dr Takeo Yoshikawa
