Первый атлас метаболитов в мозге мыши был опубликован группой исследователей из Калифорнийского университета в Дэвисе. Набор данных включает 1 547 различных молекул в 10 областях мозга самцов и самок лабораторных мышей от подросткового до взрослого возраста и до глубокой старости. Работа опубликована 15 октября в Nature Communications.
«Это крупнейший в мире анализ метаболомов головного мозга. Он охватывает 1 547 идентифицированных метаболитов, что позволяет анализировать многие химические превращения в энергию, нейротрансмиттеры или сложные липиды в мозге», - сказал профессор Оливер Файн. директор Центра метаболомики Западного побережья в Центре генома Калифорнийского университета в Дэвисе и старший автор статьи.
Метаболомика - это изучение химических отпечатков метаболизма в живых клетках. Он использует передовые высокопроизводительные методы для разделения и идентификации всех различных химических веществ или метаболитов, присутствующих в данный момент времени в клетке, ткани или органе. Наряду с геномикой, транскриптомикой и протеомикой эти методы позволяют ученым лучше понять, что происходит внутри клеток и тканей.
Постдокторант Джун Дин, Фин и их коллеги взяли образцы мышей в возрасте 3 недель (подростковый возраст), 16 недель (ранний взрослый возраст), 59 недель (средний возраст) и 92 недели (старый возраст). Они рассмотрели десять отдельных областей мозга с различными функциями. По словам Фина, новый атлас можно использовать для лучшего понимания этих различных функций.
Результаты показывают, что метаболом мозга четко отличается между большими областями мозга, такими как ствол мозга, который контролирует жизненно важные функции, такие как дыхание и кровяное давление, от головного мозга, который контролирует движения, речь и мышление, сказал Фин.. Кроме того, в определенных срезах были обнаружены высокие концентрации метаболитов, связанных с определенными рецепторами, таких как аденозин, церамиды и эфиры фосфолипидов.
Они не обнаружили существенных метаболических различий между мозгом самцов и самок мышей.
Метаболом стареющего мозга
Когда команда сравнила животных разного возраста, они обнаружили, что в целом взрослые мыши показали наибольшую метаболическую разницу между отделами мозга. Различия между регионами были меньше в подростковом возрасте и гораздо меньше в очень старом возрасте.
«В очень старом возрасте энергетические функции кажутся менее эффективными, и состав миелиновых оболочек, окружающих аксоны или проводящие пути мозга, меняется», - сказал Фин.
Липидные молекулы показали большие различия в старении и в разных областях мозга. Эти липиды заслуживают специального исследования, чтобы увидеть, как они связаны с изменениями в работе мозга, например, в передаче сигналов.
В очень старом возрасте система реагирования на окислительный стресс становится очень активной, а белки начинают расщепляться на пептиды с повышенной скоростью, сказал он. Эти изменения отражаются на метаболоме.
Работа проводилась в сотрудничестве с Программой биологии мышей Калифорнийского университета в Дэвисе под руководством профессора Кента Ллойда.
«Эта знаменательная статья ясно демонстрирует силу лабораторной мыши как модели для ускорения нашего понимания метаболизма мозга, в том числе и особенно у людей», - сказал Ллойд.
Полный набор данных общедоступен по адресу