Выявили особенности экспрессии генов в уязвимых при болезни Паркинсона участках мозга

Ученые из Франции и Нидерландов описали характерные особенности транскриптома, по которым можно определить опасность развития болезни Паркинсона (БП) в определенной области мозга.

Одной из характеристик развития заболевания является накопление в нейронах телец Леви — внутриклеточных белковых включений. Как правило, изначально оно наблюдается в мозговом стволе и далее распространяется в более ростральные участки мозга. Этот процесс условно разделяют на 6 стадий Браака, в соответствии с обнаружением в клетках α-синуклеина, основного компонента телец Леви. Чтобы понять, из-за чего наблюдается распространение патологии, авторы проанализировали различия транскриптомов клеток мозга в регионах, отмеченных стадиями Браака. Кроме того, они сравнили эту межрегиональную разницу в экспрессии у больных и здоровых людей.

Данные взрослых людей, не страдающих от неврологических заболеваний, были получены из проекта Allen Human Brain Atlas. С их помощью авторы выявили гены и кластеры коэкспрессирующихся генов, экспрессия которых отличалась в регионах, описанных в стадиях Браака. Кроме того, они воспользовались еще двумя наборами данных транскриптомов здоровых людей и двумя наборами данных для людей с БП.

Генов, указывающих на региональную уязвимость, оказалось достаточно много. Среди них — ген синуклеина SNCA, экспрессия которого позволила предположить его защитную роль. Его экспрессия была понижена в стволе мозга и повышала вероятность возникновения патологии. Другие гены, чья экспрессия связана с прогрессом БП в мозге — также известные генетические факторы риска заболевания: SCARB2, ELOVL7, SH3GL2, BAP1 и ZNF184.

Анализ коэкспрессии генов в «уязвимых» регионах выявил 2 главных модуля генов. Первый был ассоциирован с синтезом дофамина и с микроглией. Второй был связан с иммунной системой, транспортом кислорода в крови и эндотелиальными клетками. Оба были высокоэкспрессированы в регионах первых (преклинических) стадий заболевания.

Изменения в этих генах могут быть причиной селективной региональной уязвимости мозга при болезни Паркинсона.

«Наши результаты показывают, что взаимодействия между генами микроглии и генами, участвующими в синтезе дофамина и моторных функциях, а также между генами, участвующими в транспорте кислорода в крови и функционировании иммунной системы, могут способствовать раннему вовлечению специфических областей мозга в прогрессирование БП», — пишут авторы.

Источник:

Arlin Keo et. al. // Transcriptomic signatures of brain regional vulnerability to Parkinson’s disease // Communications biology, 5 March 2020; DOI: 10.1038/s42003-020-0804-9