Naukowcy wykorzystują przełomową technikę do wizualizacji kluczowej cząsteczki biorącej udział w neurotransmisji u pacjentów z różnymi zaburzeniami psychicznymi.
Zaburzenia psychiczne, takie jak schizofrenia, choroba afektywna dwubiegunowa i[{” attribute=”” tabindex=”0″ role=”link”>autism spectrum disorder (ASD) are relatively common, yet diagnosing and treating them remains complex. Although clinicians can identify the clinical symptoms associated with these disorders, our knowledge of their biological characteristics and underlying physiological causes is still limited.
Experts agree that problems with synapses—the connections that allow communication between neurons—might be a defining feature of many psychiatric disorders. In theory, if we could analyze the characteristics of synapses in patients with psychiatric disorders, it would be possible to understand their biological basis. However, thus far, observing synapses in live humans has been challenging, and the progress in this area has been limited.
Fortunately, researchers from Yokohama City University (YCU) and other institutions in Japan have been actively working toward a solution to this problem.
In a paper published in Molecular Psychiatry on October 15, 2024, a team of researchers led by Professor Takuya Takahashi from YCU reported a new technology to visualize α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid (AMPA) receptors using positron emission tomography (PET) and a special chemical tracer called [11C]K-2. Ponieważ receptory AMPA są jedną z najważniejszych cząsteczek w neuroprzekaźnictwie, metoda ta może potencjalnie nauczyć nas wiele na temat mechanizmów zaburzeń psychicznych.
Badanie obrazowania PET dotyczące zaburzeń psychicznych
W tym badaniu Takahashi i współpracownicy przeprowadzili skany PET mózgów 149 pacjentów z zaburzeniami psychicznymi. Korzystanie z [11C]K-2, wizualizowali gęstość receptorów AMPA w różnych obszarach mózgu i badali jej związek z ciężkością choroby ASD, depresji, schizofrenii i choroby afektywnej dwubiegunowej. Oprócz tego zespół porównał także gęstość receptorów AMPA u pacjentów z tymi zaburzeniami i u osób zdrowych. „Identyfikacja zarówno unikalnych, jak i wspólnych obszarów mózgu ze zmienioną gęstością receptorów AMPA oferuje nowy wgląd w biologiczne mechanizmy zaburzeń psychicznych” – podkreśla Takahashi.
Ich analiza sugeruje, że ogólna redukcja i/lub niezrównoważona dystrybucja receptorów AMPA może leżeć u podstaw różnych zaburzeń psychicznych. Ujawniło także interesujące cechy każdej choroby. Na przykład w schizofrenii obszary związane z objawami pozytywnymi (takimi jak halucynacje) nie zawsze pokrywały się z obszarami związanymi z objawami negatywnymi (takimi jak brak motywacji i zmniejszona ekspresja emocjonalna).
Sugeruje to, że wzajemne oddziaływanie między typowymi i specyficznymi dla objawów obszarami mózgu reguluje ekspresję różnych objawów. Tymczasem w przypadku ASD nasilenie objawów było w dużej mierze powiązane ze znacznym wzrostem gęstości AMPA w większości kory. Ta podwyższona aktywność synaptyczna może być odpowiedzialna za zaburzenie procesu percepcji zmysłowej, co może być przyczyną nadmiaru zewnętrznej informacji sensorycznej, często doświadczanej przez pacjentów z ASD.
Wzorce receptorów AMPA specyficzne dla zaburzenia
Z wyjątkiem depresji, pozostałe trzy zaburzenia psychiczne spowodowały wyraźne różnice w gęstości receptorów AMPA w różnych obszarach mózgu w porównaniu do zdrowych osób. Chociaż niektóre z tych dotkniętych obszarów były takie same w przypadku różnych zaburzeń, każdy z nich wykazywał ogólnie unikalne rozmieszczenie receptorów AMPA.
Co ciekawe, regiony, w których gęstość receptora AMPA była skorelowana z ciężkością choroby (regiony stanu) i regiony, które różniły się między osobami zdrowymi i chorymi (regiony cech) prawie nie pokrywały się. Chociaż przyczyna tego nie jest jeszcze jasna, badacze stawiają hipotezę, że regiony cech mogą rozwinąć się jako pierwsze i być pasywnymi wskaźnikami danej choroby, podczas gdy regiony stanu mogą rozwinąć się później i być bardziej bezpośrednio odpowiedzialne za manifestację objawów i ich nasilenie. Oczywiście teoria ta wymaga dalszych badań na modelach zwierzęcych i ludziach, aby zebrać bardziej istotne dowody.
Ogólnie rzecz biorąc, wyniki tego badania ukazują potencjał opracowanej technologii w zakresie wizualizacji ważnych receptorów synaptycznych i charakteryzowania chorób psychicznych na poziomie biologicznym. „Odkrycia te mogą mieć znaczący wpływ na opiekę zdrowotną i przemysł farmaceutyczny, zapewniając nowatorską metodę diagnozowania i zrozumienia zaburzeń psychicznych poprzez obrazowanie receptora AMPA” – podsumowuje Takahashi z optymizmem. Dodaje dalej: „Może to prowadzić do nowych terapii celowanych i diagnostyki opartych na funkcjach synaptycznych, poprawiając precyzję leczenia i wyniki”.
Przy odrobinie szczęścia trafna diagnoza i skuteczne terapie, które umożliwi ta nowa metoda, utorują drogę do lepszej jakości życia pacjentów z zaburzeniami psychicznymi.
Odniesienie: „Charakterystyka pacjentów z poważnymi zaburzeniami psychicznymi za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej receptora AMPA” autorstwa Mai Hatano, Waki Nakajima, Hideaki Tani, Hiroyuki Uchida, Tomoyuki Miyazaki, Tetsu Arisawa, Yuuki Takada, Sakiko Tsugawa, Akane Sano, Kotaro Nakano, Tsuyoshi Eiro , Hiroki Abe, Akira Suda, Takeshi Asami, Akitoyo Hishimoto, Nobuhiro Nagai, Teruki Koizumi, Shinichiro Nakajima, Shunya Kurokawa, Yohei Ohtani, Kie Takahashi, Yuhei Kikuchi, Taisuke Yatomi, Shiori Honda, Masahiro Jinzaki, Yoji Hirano, Ryo Mitoma, Shunsuke Tamura, Shingo Baba, Osamu Togao, Hirotaka Kosaka, Hidehiko Okazawa, Yuichi Kimura, Masaru Mimura i Takuya Takahashi, 15 października 2024 r., Psychiatria molekularna.
DOI: 10.1038/s41380-024-02785-1
Finansowanie: Ministerstwo Edukacji, Kultury, Sportu, Nauki i Technologii, Japońska Agencja Badań i Rozwoju Medycznego, Japońskie Towarzystwo Promocji Nauki, Fundacja Naukowa Takeda, Japońskie Towarzystwo Promocji Nauki, Program Projektów Badawczych Nowej Generacji Keio, Fundacja Badań Medycznych SENSHIN, Japońska Fundacja Badań nad Farmakologią Kliniczną
