Нарушение работы иммунной системы кишечника матери нарушает работу иммунных сетей в развивающемся мозге мышей, выявляя потенциальные механизмы, лежащие в основе нарушений развития нервной системы.
Во время беременности, по мере того как организм матери вынашивает новую жизнь, ее здоровье влияет на развитие ребенка. Изменения в состоянии здоровья матери могут передаваться плоду, оказывая длительное воздействие на его благополучие в долгосрочной перспективе. Действительно, изменения в микробиоме матери и активация иммунитета связаны с риском нарушений развития нервной системы у детей. Однако ученые не до конца понимают, как такие материнские стрессоры воздействуют на иммунную сигнализацию в развивающемся мозге, повышая риск заболеваний.
В исследовании неонатолога и нейробиолога Гарвардского университета Брайана Калиша и его коллег использовалась пространственная транскриптомика для составления карты нейроиммунного ландшафта у мышиных эмбрионов и показано, как на это влияет материнское здоровье. Результаты, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, раскрывают потенциальные механизмы, лежащие в основе нарушений развития нервной системы.
Для своего исследования Калиш и его коллеги использовали мозговую ткань от 14- и 18-дневных эмбрионов мышей, находившихся на средней и поздней стадиях гестационного периода от 19 до 21 дня. Используя усовершенствованный метод флуоресцентной гибридизации in situ, ученые изучили паттерны экспрессии важных иммунных лигандов и рецепторов в этих тканях. Сочетание этого с секвенированием РНК одиночных клеток помогло им точно определить пространственную локализацию определенных генов в определенных областях мозга.
Чтобы охарактеризовать динамические изменения в нейроиммунном ландшафте на разных этапах развития, исследователи сравнили ткани 14- и 18-дневных эмбрионов. По мере созревания мозга ученые наблюдали уменьшение количества нервных клеток-предшественников, которые, вероятно, дифференцировались в специализированные клетки. Незрелые типы клеток также уступили место более зрелым клеточным популяциям в мозге 18-дневных эмбрионов. “Наше исследование устанавливает детальный пространственный транскриптомный ресурс иммунных генных сетей во время критического периода развития эмбрионального мозга”, - пишут авторы. “В отличие от предыдущих атласов, посвященных мозгу взрослого человека, наши данные фиксируют динамические взаимодействия иммунных сигналов на этапе, когда мозг очень уязвим”.
Исследуя изменения в головном мозге, Калиш и коллеги изучили, как нарушения в работе кишечника и иммунной системы матери влияют на развитие нервной системы. Они либо активировали иммунную систему самок мышей, вводя им химическое вещество, вызывающее воспаление и выработку цитокинов, либо истощали микробиоту животных, леча их антибиотиками. По сравнению с контрольными эмбрионами от самок мышей, у эмбрионов мужского, но не женского пола от матерей с нарушениями иммунной системы кишечника наблюдалось снижение пролиферации нейронов и аномальная миграция нейронов. В соответствии с этим, мыши-самцы, рожденные от матерей с нарушениями иммунной системы, демонстрировали аномальное социальное взаимодействие.
Сравнение нейроиммунных характеристик контрольных эмбрионов мужского пола и эмбрионов с нарушениями иммунитета кишечника выявило нарушение регуляции экспрессии генов, кодирующих рецептор хемокинов CXCR7 и его лиганд CXCLl12. Эта сеть хемокинов имеет решающее значение для формирования структуры эмбрионального мозга. В целом, эти результаты показали, что материнская среда программирует иммунную регуляцию в развивающемся мозге в зависимости от пола. “Для меня, как неонатолога, эта работа расширяет наше понимание факторов окружающей среды в раннем возрасте, которые могут влиять на потенциал развития нервной системы, и дает представление о возможных вмешательствах”, - сказал Калиш.
