Sự khác biệt về não liên quan đến tuổi tác ở người tự kỷ
Cứ 44 trẻ em ở Mỹ thì có một trẻ mắc chứng tự kỷ. Các cá nhân tự kỷ có thể cư xử, giao tiếp và học hỏi theo những cách khác với những người mắc chứng thần kinh. Khi họ già đi, họ thường gặp thách thức với giao tiếp và tương tác xã hội.
Các nhà nghiên cứu nhằm mục đích tìm hiểu cách các tế bào thần kinh trong não giao tiếp và sự tương tác giữa tuổi tác và chứng tự kỷ. Họ đã nghiên cứu sự khác biệt di truyền trong tế bào thần kinh não ở những người mắc chứng tự kỷ ở các độ tuổi khác nhau và so sánh chúng với những người có sự phát triển thần kinh.
Các nghiên cứu trước đó đã chỉ ra rằng một số vùng não nhất định đánh dấu sự dư thừa sớm, tiếp theo là giảm thể tích, kết nối và mật độ tế bào của tế bào thần kinh khi những người mắc chứng tự kỷ đến tuổi trưởng thành.
"Sự dư thừa ban đầu và sự kết nối quá mức của các tế bào thần kinh có thể khiến não dễ bị lão hóa và viêm nhiễm sớm, điều này có thể dẫn đến những thay đổi hơn nữa trong cấu trúc và chức năng não," đồng tác giả cao cấp Cynthia Schumann cho biết. Schumann là giáo sư khoa học thần kinh tại Khoa Tâm thần học và Khoa học Hành vi. Cô liên kết với Viện UC Davis MIND. "Hiểu được bộ não ở một người mắc chứng tự kỷ thay đổi như thế nào trong suốt cuộc đời sẽ tạo cơ hội can thiệp sớm."
Phương pháp
Các nhà nghiên cứu đã phân tích các mô não từ 27 người chết mắc chứng tự kỷ và 32 người không mắc chứng tự kỷ. Tuổi của những cá nhân này dao động trong khoảng từ 2 đến 73 tuổi.
Các mô được lấy từ vùng con quay thái dương (STG) vượt trội - một khu vực trong não chịu trách nhiệm xử lý âm thanh và ngôn ngữ và nhận thức xã hội.
"STG đóng một vai trò quan trọng trong việc tích hợp thông tin. Nó giúp cung cấp ý nghĩa về môi trường xung quanh chúng ta. Bất chấp tầm quan trọng của nó, nó vẫn còn tương đối chưa được khám phá," Schumann nhận xét. "Chúng tôi muốn hiểu những thay đổi phân tử trong phần quan trọng này của não đang xảy ra như thế nào trong chứng tự kỷ."
Nhóm nghiên cứu đã phân tích các mô não cũng như các tế bào thần kinh bị cô lập bằng cách sử dụng các kỹ thuật vi mô bắt laser. Họ đã nghiên cứu biểu hiện mRNA ở cấp độ phân tử trong mô STG và các tế bào thần kinh bị cô lập. mRNA dịch mã DNA thành các hướng dẫn mà bộ máy tế bào có thể nhận ra và sử dụng để tạo ra protein cho các chức năng khác nhau của cơ thể.
Những phát hiện chính
Nghiên cứu đã xác định 194 gen khác nhau đáng kể trong não của những người mắc chứng tự kỷ. Trong số các gen đó, 143 gen tạo ra nhiều mRNA (được điều chỉnh) và 51 gen được sản xuất ít hơn (được điều chỉnh) trong não tự kỷ so với các gen điển hình.
Các gen được điều chỉnh chủ yếu liên quan đến kết nối não. Điều này có thể chỉ ra rằng các tế bào thần kinh có thể không giao tiếp hiệu quả. Quá nhiều hoạt động trong các tế bào thần kinh có thể khiến não già đi nhanh hơn ở những người tự kỷ.
Nghiên cứu cũng tìm thấy nhiều mRNA hơn cho các protein sốc nhiệt trong não tự kỷ. Những protein này phản ứng với căng thẳng và kích hoạt phản ứng miễn dịch và viêm.
Những phát hiện từ nghiên cứu của chúng tôi thực sự quan trọng trong việc hiểu những gì đang xảy ra trong não của những người mắc chứng tự kỷ. Việc xác định những thay đổi này theo thời gian cho chúng tôi cơ hội suy nghĩ về một số biện pháp can thiệp có thể hữu ích hơn trong một số giai đoạn nhất định". —Cynthia Schumann, giáo sư khoa học thần kinh liên kết với Viện UC Davis MIND
Sự khác biệt về não liên quan đến tuổi tác giữa người tự kỷ và thần kinh
Nghiên cứu đã xác định được 14 gen trong mô STG số lượng lớn cho thấy sự khác biệt phụ thuộc vào tuổi tác giữa các cá thể tự kỷ và thần kinh và ba gen trong các tế bào thần kinh bị cô lập. Những gen này được kết nối với synap cũng như các con đường miễn dịch và viêm.
Ví dụ, ở những bộ não điển hình, biểu hiện của gen HTRA2 cao hơn nhiều trước tuổi 30 và giảm dần theo tuổi tác. Trong các tế bào thần kinh STG của những người mắc chứng tự kỷ, mức độ biểu hiện của gen này bắt đầu thấp hơn và tăng theo tuổi tác.
"Những thay đổi trong HTRA2 có liên quan đến việc mất tế bào thần kinh và các chức năng của tế bào - chẳng hạn như gấp protein thích hợp, tái sử dụng và tái chế các thành phần tế bào," đồng tác giả cao cấp Boryana Stamova, phó giáo sư tại Khoa Thần kinh học giải thích. Cô cũng liên kết với Viện MIND. "Vai trò của HTRA2 rất quan trọng đối với chức năng não bình thường."
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra các kiểu viêm khác nhau trong các mô não tự kỷ. Một số gen miễn dịch và liên quan đến viêm đã được kiểm soát mạnh mẽ, cho thấy rối loạn chức năng miễn dịch có thể trở nên tồi tệ hơn theo tuổi tác.
Nghiên cứu chỉ ra sự giảm biểu hiện gen liên quan đến tuổi tác liên quan đến tổng hợp axit Gamma-aminobutyric (GABA). GABA là một sứ giả hóa học giúp làm chậm não. Nó hoạt động như một chất dẫn truyền thần kinh ức chế.
"GABA được biết đến với việc tạo ra tác dụng làm giảm trong việc kiểm soát sự hiếu động của tế bào thần kinh trong lo lắng và căng thẳng. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy sự thay đổi phụ thuộc vào tuổi tác trong các gen liên quan đến tín hiệu GABA trong não của những người mắc chứng tự kỷ", Stamova nói.
Nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng trực tiếp ở cấp độ phân tử cho thấy tín hiệu insulin đã bị thay đổi trong tế bào thần kinh của những người mắc chứng tự kỷ. Nó cũng ghi nhận những điểm tương đồng đáng kể về biểu hiện mRNA ở vùng STG giữa những người mắc chứng tự kỷ và những người mắc bệnh Alzheimer. Những biểu hiện này có thể liên quan đến việc tăng khả năng thoái hóa thần kinh và suy giảm nhận thức.
"Những phát hiện từ nghiên cứu của chúng tôi thực sự quan trọng trong việc hiểu những gì đang xảy ra trong não của những người mắc chứng tự kỷ. Xác định những thay đổi này theo thời gian cho chúng ta cơ hội để suy nghĩ về một số biện pháp can thiệp có thể hữu ích hơn trong một số giai đoạn nhất định", ông Schumann nói.
Reference: Zhang P, Omanska A, Ander BP, Gandal MJ, Stamova B, Schumann CM. Neuron-specific transcriptomic signatures indicate neuroinflammation and altered neuronal activity in ASD temporal cortex. Proc. Natl. Acad. Sci. 2023;120(10):e2206758120. doi: 10.1073/pnas.2206758120
Credit: Alloma Davidova/ Pixabay
