Исследователи использовали технологию молекулярной визуализации, чтобы подтвердить решающую роль уровня витамина D у матери в развитии клеток мозга, вырабатывающих дофамин, химическое вещество для хорошего самочувствия. Это открытие позволяет лучше понять механизмы, лежащие в основе нарушений развития нервной системы, таких как шизофрения.
Считается, что шизофрения развивается в результате сочетания генетических факторов и факторов окружающей среды. Точный механизм, с помощью которого это происходит, неизвестен, но есть убедительные доказательства того, что это состояние вызывает изменение в том, как мозг использует дофамин.
Считается, что воздействие факторов риска шизофрении во время эмбрионального развития изменяет способ формирования дофаминовых цепей в мозге. Предыдущие исследования показали, что одним из таких факторов риска является низкий уровень материнского витамина D, влияющий на то, как нейроны, вырабатывающие дофамин (дофаминергические), дифференцируются в свою зрелую специализированную форму.
Группа исследователей из Университета Квинсленда Институт мозга опирался 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, происходящий 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 клетке. ядро.
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 задействует механизмы для высвобождения дофамина по-разному», — 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. Исследователи 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 отдельных молекул в нервных окончаниях.
Они обнаружили, что по сравнению с контролем высвобождение дофамина было усилено в нейронах, выращенных в присутствии кальцитриола.
«Это убедительное доказательство того, что витамин D влияет на структурную дифференциацию дофаминергических нейронов», — сказал Эйлс.
Использование FFN для нацеливания и наблюдения за отдельными молекулами дофамина означало, что исследователи смогли подтвердить их многолетнее убеждение, что уровень витамина D во время развития влияет 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. , также влияют на развитие дофаминовых нейронов.
Исследование было опубликовано в Journal of Neurochemistry.
