Ученые из Сколковского института науки и технологий совместно с российскими и зарубежными коллегами выяснили, что 93% липидов, присутствующих в нервной ткани, неодинаково распределены в белом и сером веществе мозга, а также в его разных отделах. Карта поможет выявлять психические и когнитивные расстройствах, при которых возникают нарушения в липидоме (совокупности липидов) головного мозга. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Липиды, которые являются важнейшим компонентом ткани головного мозга, составляют 35-40% от всех веществ, присутствующих в телах нервных клеток в составе серого вещества, и 78% миелиновой оболочки, окружающей отростки нервных клеток в белом веществе. Липиды нервной ткани участвуют в обмене веществ и развитии нервных клеток, передаче сигналов между ними, контроле воспалительных процессов. Поэтому нарушения в составе липидов (липидоме) головного мозга связаны с когнитивными расстройствами, такими как аутизм, шизофрения, болезнь Альцгеймера. Но до сих пор эта связь была недостаточно исследована, что ограничивало использование липидов как молекулярных маркеров для диагностики заболеваний мозга.
Международная научная группа, в которую вошли ученые из МГУ, Сколковского института науки и технологий, РАН, Лейпцигского университета (Германия) и Национального университета Сингапура, впервые в мире построила карту липидов человеческого мозга. Авторы исследовали образцы ткани головного мозга четырех здоровых людей, оценив состав липидов в 75 областях этого органа. Ученые выявляли липиды в образцах с помощью масс-спектрометрии и обнаружили 419 различных липидов, 93% были распределены неодинаково. Так, в подкорковом веществе, моторной и зрительной коре наблюдались высокие уровни холестерина, тогда как в префронтальной коре его количество было ниже.
Поскольку больше всего липидов содержится в миелиновых оболочках отростков нейронов, авторы работы проверили, влияет ли то, насколько богата миелином та или иная часть мозга, на характерный для нее липидом. Оказалось, что в белом веществе, богатом миелином, преимущественно встречаются церамиды, два класса фосфолипидов, а также липиды, содержащие насыщенные жирные кислоты. Поскольку основная функция белого вещества — передача сигналов по отросткам нервных клеток, можно предположить, что данне типы липидов важны для выполнения тканью этой функции.
В сером веществе, где сконцентрированы не отростки, а тела нервных клеток, и миелина почти нет, в основном присутствовали липиды полиненасыщенных жирных кислот, то есть они могут быть важны для обработки сигналов в клетках.
В перспективе ученые планируют детальнее исследовать липидом подкорковых структур мозга и включить в исследование образцы мозга пациентов с различными психическими заболеваниями. Потенциально полная «расшифровка» липидома поможет понять природу психических расстройств и их влияние на устройство и работу мозга, отмечают они.