Новое исследование на мышах, опубликованное онлайн в журнале Molecular Psychiatry 14 ноября 2019 г., показывает, что прерывистое использование лития, который широко используется для стабилизации настроения в таких условиях, как биполярный расстройство, может исправить память и потери в обучении из-за лучевой терапии мозга у очень молодых животных, даже когда литий вводится в течение длительного времени после травмы. В результате у молодых мышей восстановилась память и способность к обучению до уровней, сопоставимых с таковыми у необлученных мышей.
Изображение предоставлено: Angel Soler Gollonet / Shutterstock
Рак у детей
Рак у детей является разрушительным во многих отношениях, особенно из-за серьезного воздействия химиотерапии и лучевой терапии на развивающиеся и незрелые клетки множества систем. Излучение в голову особенно вредно с точки зрения его воздействия на настроение, когнитивные процессы, включая мысли, суждения, эмоции и принятие решений, а также на навыки социализации.
Около 300 000 детей ежегодно диагностируются с раком, и это остается основной причиной смерти в этой возрастной группе. Большинство детских раковых заболеваний – это лейкемии, лимфомы, рак головного мозга и солидные опухоли, такие как опухоль Вильма или нефробластома. В то время как в странах с низким уровнем дохода выживаемость составляет 20%, в более богатых регионах она превышает 80%. Большинство раковых заболеваний у детей лечат с использованием химиотерапии, хирургии и лучевой терапии в различных сочетаниях. Тем не менее, все они имеют свои уникальные побочные эффекты.
Черепное излучение или облучение головы требуется при многих раковых заболеваниях у детей для лечения первичной опухоли и / или предотвращения рецидивов. Тем не менее, излучение в развивающиеся клетки головного мозга связано с когнитивными нарушениями, такими как трудности с обучением и памятью, среди других серьезных последствий. В Швеции 1 из 600 взрослых в анамнезе лечился от детского рака, и примерно в трети случаев это было связано с опухолями головного мозга.
Литий – это металл, который, как известно, оказывает защитное действие на нервные клетки, ускоряет развитие новых нервных клеток и противодействует росту опухолей. Предыдущие исследования показали, что литий предотвращает апоптоз в клетках мозга в результате лучевой терапии и, таким образом, предотвращает повреждение мозга. Апоптоз – это клеточная программа, которая приводит к контролируемой смерти, когда клетка смертельно повреждена или слишком старая для нормального функционирования.
Исследование
Настоящее исследование было направлено на изучение роли лития в спасении нервных клеток в гиппокампе, важной области памяти, после черепного облучения. Очень молодых самок мышей подвергали одной дозе облучения всего мозга в дозе 4 Гр на 21-й день жизни. Затем они были случайным образом разделены на две группы. Одна группа получала 0,24% пищи, содержащей карбонат лития (Li2CO3), в то время как другая группа получала нормальную пищу с 49-го по 77-й день жизни. Это соответствует подростковой и ранней зрелости у мышей.
Затем ученые обратили внимание на улучшение обучения, памяти и других когнитивных способностей. Они также оценили скорость пролиферации новых нервных клеток в гиппокампе на 77, 91 и 105-й день. Они также сформировали профиль экспрессии различных генов, а также изменений метилирования эпигенетической ДНК в ответ на терапию литием.
Выводы
Исследование показало, что литий усиливает пролиферацию нейральных клеток-предшественников, которые дают начало новым нейронам. Как только литий был остановлен, новые нейроны стали зрелыми и начали функционировать как часть мозга.
Анализ характера экспрессии генов и метилирования ДНК показал, что присутствуют два новых фактора. Это были Tppp и GAD2 / 65, молекулы, связанные с пролиферацией клеток и передачей сигналов нейронами соответственно. Литий стимулирует производство этих химических веществ, которые улучшают структуру цитоскелета и ключевой нейромедиатор ГАМК, который необходим для функционирования зрелой нервной клетки как части цепи.
Мыши восстановили свою способность учиться и запоминать вещи до уровня, идентичного уровню необлученных мышей. Кола-исследователь Ола Хермансон говорит: «Мы только начинаем понимать влияние лития на способность мозга к самовосстановлению. В этом исследовании мы наблюдали, что литий влияет только на облученные клетки. Здоровые клетки остались относительно нетронутыми. Это интересный и многообещающий результат.
Заключение
Литиевая обработка является новым фармакологическим методом, позволяющим устранить повреждение нейропрогениторных клеток гиппокампа в результате облучения. Он способен стимулировать развитие новых нервных клеток в этой области мозга. Его эффекты видны даже тогда, когда он начинается спустя много времени после завершения излучения. Он может быть в состоянии исправить когнитивные нарушения в детстве, вызванные радиацией.
Исследователи предлагают использовать прерывистую обработку литием, потому что она позволяет начальную пролиферацию нейральных клеток-предшественников во время фазы лития с последующей дифференцировкой в зрелые нервные клетки после остановки лития. Они планируют начать клинические испытания, чтобы они могли проверить эффективность терапии у детей, переживших рак. В случае успеха это будет новаторская попытка использования лекарств для лечения радиационно-индуцированного повреждения головного мозга.
Исследователь и педиатр Клас Бломгрен говорит: «Практически у всех детей, которые получали лучевую терапию по поводу опухоли головного мозга, развиваются более или менее серьезные когнитивные проблемы. Это может вызвать трудности в обучении или в общении, а также даже в будущем. Мы должны лучше справляться с ущербом, который мы наносим, и в этом суть этого исследования ».
Ссылка на журнал:
Zanni G., Goto S., Fragopoulou, A.F. et al. Обработка литием обращает вызванные облучением изменения в нейральных предшественниках грызунов и спасает познание. Mol Psychiatry (2019) doi: 10.1038 / s41380-019-0584-0, https://www.nature.com/articles/s41380-019-0584-0[19459005[