Крошечные молекулы сахара в мозге провоцируют депрессию

Депрессия – это серьезное расстройство, вызывая апатию, нарушения сна и социальную изоляцию,а также увеличивает риск самоубийства. Число пациентов с депрессией неуклонно росло на протяжении многих лет, и по состоянию на 2025 год от неё страдало более 280 миллионов человек во всём мире. И теперь исследователи обнаружили новый патологический механизм, который может помочь в диагностике и лечении депрессии.

Исследовательская группа под руководством К. Джастина Ли и Ли Бойонга из Института фундаментальных наук выявила новый молекулярный путь в мозге, который напрямую связывает аномальные изменения сахара в белках с депрессивным поведением.

В частности, хронический стресс разрушает цепочки сахаров (О-гликаны), которые связаны с белками в префронтальной коре, тем самым вызывая депрессию.

Результаты, опубликованные в журнале Science Advances, открывают новые возможности для целенаправленной терапии депрессии, устойчивой к лечению.

Депрессия возникает в результате сложного взаимодействия психологических, экологических и генетических факторов, а также множества различных патологических механизмов. Однако большинство антидепрессантов, используемых в клинической практике, направлены на регулирование нейромедиаторов, особенно серотонина.

Однако эти препараты помогают лишь примерно половине пациентов и часто вызывают побочные эффекты, такие как желудочно-кишечные проблемы или усиление тревожности. Это ограничение подчеркивает необходимость поиска новых молекулярных путей в мозге, помимо передачи сигналов нейромедиаторами.

Исследователи сосредоточились на гликозилировании – процессе, посредством которого небольшие цепочки сахаров присоединяются к белкам и изменяют их структуру и функции. Гликозилирование считается важным механизмом развития различных заболеваний, включая рак, вирусные инфекции и нейродегенеративные расстройства. Среди его форм О-гликозилирование играет важную роль в передаче сигналов между клетками и поддержании баланса в нейронных цепях, хотя его вовлеченность в заболевания головного мозга начали изучать совсем недавно.

Используя высокоэффективную масс-спектрометрию, ученые сначала проанализировали паттерны O-гликозилирования в девяти областях мозга здоровых мышей.

При этом они обнаружили, что каждая область демонстрирует свои особенности гликозилирования.

Затем они сравнили их с данными мозга мышей, подвергавшихся хроническому стрессу, и выявили значительные изменения в О-гликозилировании в таких областях, как префронтальная кора.

В частности, они наблюдали снижение сиалирования – добавления сиаловой кислоты к концам сахарных цепочек, что стабилизирует белки, – наряду со снижением экспрессии фермента St3gal1, который опосредует эту модификацию.

Чтобы проверить, связан ли этот фермент напрямую с депрессивным поведением, исследователи манипулировали экспрессией St3gal1 в префронтальной коре головного мозга как у нормальных, так и у подвергавшихся стрессу мышей. Подавление St3gal1 у нормальных мышей приводило к проявлению симптомов, схожих с депрессивными: потере мотивации и повышенной тревожности, даже без стресса. И наоборот, повышение уровня St3gal1 у мышей, подвергавшихся стрессу, облегчало их депрессивное поведение. Полученные результаты указывают на то, что снижение уровня St3gal1 является ключевым молекулярным фактором, непосредственно индуцирующим и регулирующим депрессивные симптомы.

Дальнейшие анализы белков и электрофизиологические эксперименты показали, что снижение уровня St3gal1 дестабилизирует структуру сахарных цепочек синаптических молекул, включая белок синаптической адгезии нейрексин 2 (NRXN2), и нарушает функцию тормозных нейронов, которые обычно помогают поддерживать баланс в нейронных цепях мозга. Другими словами, небольшие изменения в цепочках сахара одновременно нарушают как связи, так и стабильность нейронных цепей, что в конечном итоге приводит к разрушению системы регуляции эмоций мозга.

“Это исследование показывает, что аномальное гликозилирование в мозге напрямую связано с возникновением депрессии”, – говорит научный сотрудник Боюнг Ли.

“Оно даёт важную основу для выявления новых диагностических маркеров и терапевтических мишеней, помимо нейромедиаторов”.

“Депрессия является серьезным социальным бременем, однако существующие методы лечения остаются недостаточными”, – добавляет директор К. Джастин Ли. “Это научное достижение может быть применено не только в терапии депрессии, но и в лечении других психических заболеваний, такие как ПТСР и шизофрения, открывая путь для более широких терапевтических стратегий”.

Подпишитесь на сайт Психолог в интернете
в Telegram, ВКонтакте или в MAX
Помощь психолога