Медицина
Медицина

Дієтична добавка бетаїн зменшила прояви шизофренії в мишей

Японські науковці продемонстрували потенційну ефективність бетаїну для лікування проявів шизофренії у мишей. Модельні тварини шизофренії, що вживали речовину як дієтичну добавку, через кілька тижнів стали демонструвати нормальну соціальну поведінку, на відміну від контрольної групи. Результати опублікували у журналі Cell Reports.

N. Hirokawa / Cell Reports 

N. Hirokawa / Cell Reports

Що призвело до цього дослідження?

Шизофренія — це доволі поширене серйозне психічне захворювання, яке вражає близько двадцяти мільйонів людей по всьому світу та є одним із головних чинників непрацездатності дорослого населення. Воно характеризується порушеннями сприйняття реальності, що частіше полягає у переживанні слухових чи візуальних галюцинацій. Дослідження не виявили конкретної причини виникнення шизофренії, але вважається, що фактори довкілля та взаємодія низки генів відіграють головну роль у цьому процесі. Зокрема, своя участь може належати генові Kif3b, який у ссавців кодує моторні білки, що рухаючись по клітинному скелету, переносять життєво необхідні речовини всередині нейронів. Його дефектні варіанти виявляли в людей із шизофренією, а миші з мутацією цього гену в дослідах демонструють поведінку, схожу на таку в хворих на шизофренію, тому цих тварин часто використовують як модельні організми при вивченні хвороби. Але японські науковці в новій роботі звернули увагу на інше: у шизофреніків вироблення організмом сполуки бетаїну знижується. Тож вони спробували з'ясувати, як вплине на мишей із проявами шизофренії додаткове вживання цієї речовини.

Як вони це перевіряли?

Вчені провели дослідження на мишах, що мали лише одну функціональну копію гену Kif3b. Через це тварини, як це властиво людям із шизофренією, уникали соціальних контактів, а також демонстрували подібні до хворих реакції тесту преімпульсного інгібування. Останнє полягає в тому, що в нормі реакція людини на сильний стимул, частіше звуковий, послаблюється, якщо перед ним піддати її впливу стимулу меншої сили. Однак у хворих на шизофренію та в цих піддослідних мишей реакція помітно знижена.

У процесі дослідження науковці годували піддослідних тварин бетаїном протягом шести-семи тижнів у дозуванні втричі більшому, ніж вони отримали б зі звичайного корму. Власне, у цьому немає новітнього підходу, оскільки бетаїн вже тривалий час використовується людьми як дієтична добавка до харчування. Проте для лікування шизофренії її ще не застосовували.

Що стало з мишами?

Мутантні миші, що вживали харчову добавку, стали демонструвати нормальну соціальну поведінку, на відміну від тих, що харчувалися як завжди.

Лівий верхній кут: генетично нормальні миші на звичайній дієті активно взаємодіють одне з одним. Правий верхній кут: мутантні миші на звичайній дієті уникають взаємодій. Правий нижній кут: генетично нормальні миші на дієті з трикратним збільшенням дози бетаїну не змінили соціальну поведінку. Лівий нижній кут: мутантні миші на на дієті з трикратним збільшенням дози бетаїну поводяться, як здорові тварини. N. Hirokawa et al. / Cell Reports, 2021

Лівий верхній кут: генетично нормальні миші на звичайній дієті активно взаємодіють одне з одним. Правий верхній кут: мутантні миші на звичайній дієті уникають взаємодій. Правий нижній кут: генетично нормальні миші на дієті з трикратним збільшенням дози бетаїну не змінили соціальну поведінку. Лівий нижній кут: мутантні миші на на дієті з трикратним збільшенням дози бетаїну поводяться, як здорові тварини. N. Hirokawa et al. / Cell Reports, 2021

Подальші дослідження на нервових клітинах, що експресують Kif3b, із використанням флуоресцентних міток для візуалізації цитоскелету допомогли з'ясувати, що стало з мишами.

Клітини з дефектним Kif3b формували незвичну форму, утворюючи надмірну кількість дендритів. Такі ж нейрони раніше виявляли у мозковій тканині хворих на шизофренію людей, як і тип хімічного пошкодження, названий карбонільним стресом. Цей стрес порушує роботу білка CRMP2, що допомагає збирати елементи клітинного скелета. Але бетаїн відомий здатністю перешкоджати карбонільному стресу, тому вчені припускають, що таким чином ця сполука захистила CRMP2 від дисфункції. Це, зі свого боку, посприяло нормальному формуванню клітинного скелета та перенесенню по ньому важливих сполук залишковими функціональними моторними білками KIF3B. Тобто, бетаїн допоміг формувати нейронам нормальний клітинний скелет, що компенсувало нестачу важливих білків KIF3B, викликану мутацією.

Верхній лівий кут: здорові нейрони. Верхній правий кут: нейрони з мутацією гену Kif3b. Нижній лівий кут: здорові нейрони миші, що вживала бетаїн як добавку, не змінили нормальної структури. Нижній правий кут: відновлена структура нейронів миші з мутацією Kif3b, що вживала бетаїн як добавку. Синім кольором позначено мікротрубочки клітинного скелету, а рожевим — актинові нитки. N. Hirokawa et al. / Cell Reports, 2021

Верхній лівий кут: здорові нейрони. Верхній правий кут: нейрони з мутацією гену Kif3b. Нижній лівий кут: здорові нейрони миші, що вживала бетаїн як добавку, не змінили нормальної структури. Нижній правий кут: відновлена структура нейронів миші з мутацією Kif3b, що вживала бетаїн як добавку. Синім кольором позначено мікротрубочки клітинного скелету, а рожевим — актинові нитки. N. Hirokawa et al. / Cell Reports, 2021

Наступні дослідження ефективності бетаїну в лікуванні шизофренії вчені планують провести на людях. Оскільки ця речовина давно й повсюдно використовується як дієтична добавка, то з випробуваннями на людях проблем виникнути не має, вважають науковці й водночас не радять використовувати її самостійно, без рекомендацій лікаря.