Замърсяването на въздуха и стресът променят развитието на мозъка и социалното поведение

Резюме: Замърсяването на въздуха заедно с несигурността на жилищата и стреса по време на бременност води до повишен риск от подобно на аутизъм социално поведение и разлики в невронната анатомия при потомството на мъжки мишки. Изследователите смятат, че промените може да се дължат на имунната система.

източник: Университет Дюк

Военноморският океанограф Карина Блок имаше предчувствието, че изгорелите газове на реактивните самолети, на които тя и нейните колежки жени моряци бяха редовно изложени, съчетани с неизбежния стрес на работното място, водят до неблагоприятни последици за здравето на техните деца.

Ново проучване при мишки подкрепя подозрението на Блок, установявайки, че замърсяването на въздуха, заедно с несигурността на жилищата по време на бременност, води до подобно на аутизъм социално поведение и различно свързани мозъци при мъжките, но не и женските малки. Изглежда имунната система е виновна.

„Бях бременна, стресирана и работех близо до самолети“, спомня си Блок. „Всеки ден минавах покрай ауспуха за реактивно гориво. И детето ми в крайна сметка разви разстройство на неврологичното развитие, хидроцефалия.

Дъщерята на Блок сега процъфтява, както и Блок, който сега е д-р. Блок, след като получи докторска степен в университета Дюк в лабораториите на професора по психология и неврология Стейси Билбо, Ph.D. и професор по клетъчна биология Cagla Eroglu, Ph.D. Въпреки това, новата публикация на Блок от 2 августn.d издание на Клетъчни отчети предоставя убедително доказателство, че ако е имала син, той може да е роден с аутизъм.

Замърсяването на въздуха, като отработените газове, отделяни от дизеловите двигатели на камионите, е свързано с повишени нива на разстройства на неврологичното развитие, като шизофрения и аутизъм. Докато 99% от хората по света живеят в градове с нездравословен въздух, само едно на всеки 44 деца е диагностицирано с аутизъм (и четири пъти повече момчета, отколкото момичета).

Защо тогава не всеки развива аутизъм?

„Токсините от околната среда са по-лоши за някои хора, отколкото за други и винаги са засегнати най-уязвимите групи от населението“, каза Билбо. В случая с аутизма и замърсяването на въздуха Билбо смята, че липсващото звено е стресът на майката, произтичащ от бедността и жилищната несигурност.

— Не че богатите хора не са стресирани — каза Билбо. „Но е различно, когато трябва да се тревожите къде ще живеете и дали сте в безопасност в дома си.

Въпреки че има убедителни данни при хора, подкрепящи твърдението на Билбо, невъзможно е (и неетично) директно да се тестват тези идеи при бременни жени, за да се разкрие биологичният механизъм, чрез който замърсяването на въздуха и стресът могат да се заговорят за пренастройване на мозъците на развиващите се деца.

За да запълнят тази празнина, Блок и нейният екип изложиха бременни мишки на лоши условия на настаняване и качество на въздуха, които много хора издържат всеки ден, и погледнаха как се справят техните потомци.

Като заместител на замърсяването на въздуха майките мишки бяха изложени на частици от дизеловите газове, невидимите, но вредни замърсители, които редовно изхвърлят полукамиони и строителни машини. Към края на бременността мишките майки се сблъскаха с още един стресов фактор: недостатъчно жилище. Бременните мишки получиха по-малко строителни материали от обикновено, за да построят гнездата си за малките си.

Въпреки всичко това, стресираните майки все още бяха звездни родители – те кърмеха и поддържаха малките си точно толкова, колкото и тези, които бяха пощадени от пренатални стресови фактори. Но докато дъщерите им израснаха според очакванията, синовете им разчитаха погрешно социалните знаци през целия живот.

Като тийнейджъри мъжете, родени от майки, изложени на стрес и смог, предпочитаха да се мотаят с жълто гумено пате, а не с близка мишка (мишките обикновено предпочитат компанията на една от тях, а не играчка за баня).

След това Блок и нейният екип направиха това, което би направил всеки невролог с карта: тя погледна дали мозъците са били пренастроени рано, което е довело до по-срамежливи тийнейджъри. По-конкретно, изследователският екип се чудеше дали малките мозъци не са получили необходимото си усъвършенстване в началото на развитието.

В началото на живота си всички животни се раждат с изобилие от връзки на мозъчни клетки, наречени синапси, които трябва да бъдат намалени, докато растем. Синапсите, водещи до успешни задачи, като вдигане на чаша, се поддържат и укрепват, докато връзките, които водят до неуспешни опити, се премахват.

Стресираните майки, които са вдишвали дизелови изпарения, са породили мъже, които като малки деца са пропуснали планираното си бръснене на синапсите в предната част на кората на зъбния кортекс (ACC), мозъчна област, важна за възприемането и производството на социални знаци. Изобилието от синапси на мъжете в този регион изглежда обясняваше техните срамежливи социални тенденции като тийнейджъри, но остави отворен въпроса как двойният удар на смог и стрес по време на бременността спира типичното извайване на мозъка.

За да отговорят на този въпрос, Блок и нейният екип разгледаха имунната система, по-специално имунните клетки в мозъка, наречени микроглия.

Освен за наблюдение за бактерии и вируси, микроглията също е нащрек за слаби или мъртви синапси, които те лесно изпиват, за да подредят мозъка. Блок разсъждава, че ако има повече синапси от обикновено, може би няма толкова микроглия в мозъците на засегнатите мъже.

За нейна изненада, Блок установи, че подрастващите мъже от стресирани майки имат точно толкова микроглия в ACC, колкото и техните връстници от нестресирани майки. Смогът и жилищният стрес обаче водят до това, че микроглиите имат по-малко от протеина, който стимулира апетита им за синапси, което вероятно обяснява наблюдавания свръхрастеж.

До зряла възраст всичко се преобърна. Мъжете от майки, изложени на смог и стрес, сега имаха по-малко синапси в своя ACC и бяха по-общителни от своите връстници, които не бяха изложени на въздействие. Тази нетипична тенденция да бъдеш по-скоро общителен, отколкото сдържан, отразява поведението и мозъчната активност на мишки с гени, свързани с аутизма, описани наскоро от сътрудника и съавтор на Блок, професор по невробиология на Дюк и психиатър Кафуи Дзираса, MD, Ph.D.

Стресът от околната среда и жилищното настаняване пренавива мозъците на развиващите се мъжки мишки, което може да обясни подобни открития при хората. Кредит: Карина Блок, Университет Дюк

Хората с аутизъм често се смятат погрешно за по-малко социални, но Блок споделя, че „Ако сте срещнали един човек с аутизъм, значи сте срещнали един човек с аутизъм“.

Дзираса добавя, че много от неговите пациенти с аутизъм биха се провалили на стандартните лабораторни тестове, използвани за диагностициране на мишки, които по същество смятат гризачите за подобни на аутизъм, ако имат по-малка склонност към общуване. Вместо това, Dzirasa и Block казват, че за хората с аутизъм това е по-скоро неразбиране на социални знаци и конвенции, отколкото присъща интровертност.

Блок и Билбо предполагат, че тази работа осигурява ясен механизъм при мишки, който може да обясни защо високите нива на замърсяване на въздуха увеличават вероятността детето да развие аутизъм само ако е родено в беден квартал. Това може също така да доведе до лекарства, които да предотвратят манипулирането на микроглията от стресови фактори на околната среда, тъй като дизеловите газове и напрежението в жилищата предизвикват подобен имунен отговор, когато бременните жени се разболеят от грип.

Вижте също

Това показва протезата на ръката

Засега Билбо и нейният екип се надяват, че това недвусмислено доказателство за въздействието на стреса и замърсяването на въздуха по време на бременност тласка политиците да насърчават законодателство, подкрепящо инициативи за чист въздух и социални услуги, като подобрени и разширени обществени жилища.

„Не можете да пренебрегнете механичните открития на това изследване“, каза Билбо. „Това се случва и ето как.“

Относно тази новина за изследване на неврологичното развитие

Автор: Ден на уахаб
източник: Университет Дюк
Контакт: Ден на Уахаб – Университет Дюк
Образ: Изображението е приписано на Карина Блок, университет Дюк

Оригинално изследване: Свободен достъп.
Пренаталните стресови фактори на околната среда увреждат функцията на постнаталната микроглия и поведението на възрастни при мъжете” от Карина Блок и др. Клетъчни отчети


Резюме

Пренаталните стресови фактори на околната среда увреждат функцията на постнаталната микроглия и поведението на възрастни при мъжете

Акценти

  • Пренаталното излагане на замърсен въздух и стрес (DEP + MS) предизвиква MIA
  • DEP + MS предизвиква социални/комуникационни и верижни дефицити в мъжкото поколение
  • DEP + MS уврежда микроглиалното подрязване на развиващите се таламокортикални синапси
  • Инхибирането на микроглиалната фагоцитоза фенокопира социални дефицити, наблюдавани при DEP + MS

Резюме

Гестационното излагане на токсини от околната среда и социално-икономически стресови фактори е епидемиологично свързано с разстройства на неврологичното развитие със силни мъжки пристрастия, като аутизъм.

Ние моделираме тези пренатални рискови фактори при мишки чрез съвместно излагане на бременни майки на замърсител от околната среда и стрес с ограничени ресурси, което силно активира имунната система на майката.

Само мъжкото потомство показва дълготрайни поведенчески аномалии и промени в активността на мозъчните мрежи, кодиращи социалните взаимодействия.

Клетъчно пренаталните стресови фактори намаляват функцията на микроглията в предния цингуларен кортекс, централен възел на социалната кодираща мрежа, при мъжете по време на ранното постнатално развитие.

Прецизното инхибиране на микроглиалната фагоцитоза в предния цингулатен кортекс (ACC) на мишки от див тип (WT) по време на същия критичен период имитира въздействието на пренаталните стресови фактори върху мъжкото специфично поведение, което показва, че стресовите фактори от околната среда променят образуването на невронни вериги при мъжките чрез нарушаване на функцията на микроглията по време на развитие.