Исследователи использовали технологию молекулярной визуализации, чтобы подтвердить решающую роль материнского уровня витамина D в развитии клеток мозга, вырабатывающих дофамин, химическое вещество, обеспечивающее хорошее самочувствие. Это открытие обеспечивает лучшее понимание механизмов, которые лежат в основе нарушений развития нервной системы, таких как шизофрения.
Группа исследователей из Института мозга Квинслендского университета опиралась на прошлые исследования, чтобы более тщательно изучить связь между витамином D, дофаминергическими нейронами и шизофренией с помощью технологии молекулярной визуализации.
Ученые создали дофаминоподобные нейроны, чтобы воспроизвести процесс дифференцировки, который происходит во время развития эмбриона. Нейроны культивировали с гормоном кальцитриолом и без него. Поступивший с пищей витамин D неактивен до тех пор, пока не подвергается двум ферментативным реакциям в организме, вторая из которых происходит в почках, где он превращается в кальцитриол, активную форму витамина D. Кальцитриол связывается с рецептором витамина D и активирует его в клетке. ядро.
Исследователи обнаружили, что витамин D влияет не только на дифференцировку клеток, но и на структуру нейронов.
«Мы обнаружили, что измененный процесс дифференцировки в присутствии витамина D не только заставляет клетки расти по-другому, но и по-разному задействует механизмы для высвобождения дофамина», — заявил Дэррил Эйлс, соответствующий автор исследования.
Под механизмами он имеет в виду нейриты, отростки, которые вырастают из тела клетки нейрона. Они необходимы для отправки и получения сигналов от других частей нервной системы. Исследователи обнаружили, что количество нейритов заметно увеличилось, и внутри них изменилось распределение белков, ответственных за высвобождение дофамина.
Используя новый инструмент визуализации — false fluorescent neurotransmitters (FFN), исследователи проанализировал, как менялось поглощение и высвобождение дофамина в присутствии или в отсутствие кальцитриола. FFN представляют собой низкомолекулярные красители, которые точно имитируют действие нейротрансмиттера, такого как дофамин. Они позволяют визуализировать как хранение, так и высвобождение одиночных молекул в нервных окончаниях.
Они обнаружили, что по сравнению с контролем выброс дофамина был усилен в нейронах, выращенных в присутствии кальцитриола. «Это убедительное доказательство того, что витамин D влияет на структурную дифференциацию дофаминергических нейронов», — пишут ученые.
Использование FFN для нацеливания и наблюдения за отдельными молекулами дофамина означало, что исследователи смогли подтвердить гипотезу о том, что уровни витамина D во время развития влияют на формирование нейронов, продуцирующих дофамин. Они считают, что ранние изменения в дифференцировке и функции дофаминовых нейронов могут привести к дисфункции дофамина, наблюдаемой при шизофрении у взрослых.
Исследователи планируют выяснить, влияют ли другие факторы риска шизофрении из окружающей среды, такие как низкий уровень кислорода или инфекция во время беременности, на развитие дофаминовых нейронов.
