- 4 мин
- 17
Ученые создали атлас жира в мозге — чем это поможет людям?
Ученые создали первый детальный атлас липидов мозга, обнаружив 539 уникальных химических зон, что поможет в изучении болезни Альцгеймера и депрессии.
Исследователи из Швейцарской федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) создали первый подробный трехмерный атлас распределения липидов — жировых молекул, из которых состоят мембраны нейронов и защитная миелиновая оболочка нервных волокон. Они сделали это на основе мозга мышей, но результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, могут помочь в борьбе с депрессией и болезнью Альцгеймера.
Липиды — это жиры и жироподобные вещества. В организме они строят оболочки клеток (мембраны), запасают энергию, защищают органы и участвуют в передаче сигналов. В мозге липиды — главный материал для миелиновой оболочки, которая изолирует нервные волокна.
Команда под руководством Джованни Д’Анджело, Луки Фузар Бассини и Джоеле Ла Манно проанализировала мозг мышей и выделила 539 химически различных зон, которые назвали «липизонами». По их химическому составу можно определить, откуда взят образец ткани. У каждой зоны — свой уникальный набор липидов, работающий как «почтовый индекс», делятся ученые в интервью Science Daily.
«У ученых было лишь смутное представление о том, как липиды различаются в разных частях мозга. Этот пробел имеет большое значение, поскольку изменения в липидах мозга все чаще связывают с различными состояниями — от депрессии до болезни Альцгеймера», — поясняет Д’Анджело.
До сих пор ученые десятилетиями изучали клетки, связи, гены и белки мозга, но не липиды. Обычные методы визуализации не позволяют различить отдельные жировые молекулы, поэтому картина их распределения была «размытой».
Неожиданным оказалось то, что белое вещество, которое раньше считалось относительно однородным, на самом деле состоит из множества липидных зон. Это говорит о том, что клетки, производящие миелин, через который проходят нервные импульсы в мозге, куда разнообразнее по своей химии, чем можно предположить по их генам.
Ученые применили масс-спектрометрическую визуализацию: лазер сканировал тонкие срезы мозга точку за точкой, определяя, какие липиды и где находятся. Они изучили 172 липида на 109 срезах от 11 мышей — всего около 7 миллионов измерений. Затем с помощью машинного обучения собрали все данные в объемную 3D-модель.
«В мозге беременных самок мышей метаболически активируется белое вещество, а кора головного мозга подвергается специфическому для липизона ремоделированию, которое особенно выражено в слое 4. Эти результаты способны изменить представления о роли липидов в развитии мозга, его физиологии и патологии», — говорится в научной публикации.
Атлас не только показал скрытую организацию мозга, но и выявил, как она меняется при беременности. У беременных мышей липидный состав серьезно перестраивался, особенно в коре и белом веществе — уровень одного из ключевых компонентов миелина резко возрастал. Это говорит о том, что мозг перенастраивает свой липидный состав под нужды беременности.
Созданный учеными атлас свободно доступен онлайн. Теперь исследователи по всему миру смогут сопоставлять липидные данные с генетическими и клеточными картами, чтобы лучше понять, как нарушения в распределении жиров связаны с развитием мозга, старением и заболеваниями.
Хотя конкретную карту мозга мыши нельзя напрямую применить к человеческому мозгу, подход, использованный для ее создания, может помочь исследователям выявить аналогичные закономерности в человеческом мозге, дополняет Бассини.
