Hình ảnh cộng hưởng từ chức năng (fMRI) và các công nghệ hình ảnh não khác cho phép nghiên cứu sự khác biệt trong hoạt động của não ở những người được chẩn đoán mắc bệnh tâm thần phân liệt. Hình ảnh cho thấy hai cấp độ của não, với các khu vực hoạt động tích cực hơn trong các kiểm soát lành mạnh hơn ở bệnh nhân tâm thần phân liệt được hiển thị bằng màu cam, trong một nghiên cứu fMRI về trí nhớ hoạt động. Nhà cung cấp hình ảnh: Kim J, Matthews NL, Park S./PLoS One.

Một chế độ ăn uống bổ sung đơn giản làm giảm các triệu chứng hành vi ở chuột bị đột biến gen gây ra bệnh tâm thần phân liệt. Sau các thí nghiệm bổ sung, bao gồm cả việc hình dung viền nhảy màu huỳnh quang của các tế bào não chưa trưởng thành, các nhà nghiên cứu kết luận rằng chất bổ sung có khả năng bảo vệ các protein xây dựng bộ xương tế bào của tế bào thần kinh.

Chất bổ sung betaine lần đầu tiên được phân lập từ củ cải đường và thường được kết hợp với vị ngọt hoặc vị umami. Mức độ lành mạnh của betaine đến từ cả nguồn thực phẩm bên ngoài và tổng hợp bên trong cơ thể. Bổ sung betaine đã được sử dụng trên lâm sàng để điều trị bệnh chuyển hóa homocystinuria.

“Tôi không khuyến khích bất cứ ai dùng betaine mà không có lý do, nếu bác sĩ không khuyến cáo. Nhưng, chúng tôi biết loại thuốc này đã được sử dụng trên lâm sàng, vì vậy việc chuyển đổi nó để điều trị bệnh tâm thần phân liệt sẽ an toàn”, Giáo sư Dự án Nobutaka Hirokawa nói. MD, Ph.D., từ Trường Đại học Y khoa Đại học Tokyo, người dẫn đầu dự án nghiên cứu gần đây. Hirokawa là thành viên của Viện Hàn lâm Nhật Bản, một tổ chức danh dự quốc gia công nhận thành tựu khoa học, từ năm 2004 và nhận được giải thưởng Người có công với văn hóa từ chính phủ Nhật Bản vào năm 2013.

Bệnh tâm thần phân liệt được ước tính ảnh hưởng đến khoảng 1/100 người trên toàn cầu và là một trong những 15 nguyên nhân hàng đầu gây ra khuyết tật trên toàn thế giới.

Hirokawa giải thích: “Có những phương pháp điều trị tâm thần phân liệt, nhưng chúng có tác dụng phụ và không may là vẫn chưa có loại thuốc hiệu quả nào cho bệnh nhân dùng mà chúng tôi có thể giải thích về mặt sinh hóa tại sao nó hoạt động”.

Các nghiên cứu về di truyền học của những người được chẩn đoán mắc bệnh tâm thần phân liệt đã tìm thấy mối liên hệ có thể có giữa căn bệnh này và các biến thể trong gen kinesin họ 3b (kif3b) cũng như một gen khác liên quan đến quá trình tổng hợp betaine bên trong cơ thể.

Hirokawa và các thành viên trong phòng thí nghiệm của ông đã phân loại tất cả 45 thành viên của siêu họ kinesin của các gen ở động vật có vú, hầu hết trong số đó mã hóa các protein vận động di chuyển vật chất trong tế bào. Thông thường, protein KIF3B liên kết với nhau với một protein siêu họ kinesin khác và vận chuyển hàng hóa qua một tế bào thần kinh bằng cách di chuyển lên và xuống khung của tế bào.

Những con chuột được sử dụng trong nghiên cứu gần đây chỉ có một bản sao chức năng của gen kif3b và thường được sử dụng làm mô hình động vật của bệnh tâm thần phân liệt. Những con chuột này tránh các tương tác xã hội và cho thấy phản ứng yếu ớt giống như bệnh nhân tâm thần phân liệt trong một thử nghiệm gọi là ức chế trước, đo mức độ giật mình của chúng trước một âm thanh lớn đột ngột trước âm thanh yên tĩnh hơn.

Những con chuột đột biến Kif3b được nuôi trong chế độ ăn uống bổ sung lượng betaine gấp ba lần bình thường có hành vi bình thường, cho thấy rằng chất bổ sung betaine có thể điều trị các triệu chứng tâm thần phân liệt.

Để tìm ra lý do tại sao betaine lại có tác dụng này đối với chuột, các nhà nghiên cứu đã nuôi cấy các tế bào thần kinh mang đột biến kif3b trong phòng thí nghiệm và thêm nhãn huỳnh quang để chúng có thể quan sát bộ xương tế bào hình thành.

Hình dạng của một tế bào thần kinh khỏe mạnh gợi nhớ đến một cái cây: một thân tế bào được bao quanh bởi các nhánh, các đuôi gai, gắn với một thân cây dài, sợi trục. Tế bào thần kinh đột biến Kif3b được nuôi trong phòng thí nghiệm có cấu trúc bất thường, siêu phân nhánh với quá nhiều đuôi gai. Các tế bào thần kinh tăng phân nhánh tương tự cũng được nhìn thấy trong các mẫu não do những người bị tâm thần phân liệt hiến tặng, bất kể họ đã dùng những phương pháp điều trị hay loại thuốc nào khi còn sống.

Trong quá trình phát triển tế bào thần kinh khỏe mạnh, phần thân chính của tế bào chứa đầy một thành phần bộ xương gọi là tubulin. Trong khi đó, hình nón tăng trưởng phía trước của tế bào xây dựng ra bên ngoài theo hình ảnh gai nhọn, nhảy múa thất thường do chuyển động của một thành phần khung xương khác được gọi là actin dạng sợi. Ở các thể đột biến kif3b, chuyển động nhảy múa này, mà các chuyên gia gọi là động lực lamellipodial, bị giảm đáng kể và sự phân chia giữa tubulin và actin bị mờ đi.

Actin trong khung tế bào của nơ-ron được lắp ráp một phần bởi một protein khác có tên là CRMP2. Các phân tích hóa học trong não của chuột đột biến kif3b và bệnh nhân tâm thần phân liệt ở người cho thấy tổn thương hóa học đáng kể đối với CRMP2, khiến các protein kết tụ lại với nhau.

Betaine được biết là có tác dụng ngăn ngừa loại tổn thương hóa học, stress do carbonyl, gây ra rối loạn chức năng CRMP2 này.

Hirokawa cho biết: “Trong não sau khi chết của bệnh nhân tâm thần phân liệt, CRMP2 là protein trong não có mức độ căng thẳng carbonyl nhiều nhất. Betaine có khả năng loại bỏ phần căng thẳng carbonyl của phương trình tâm thần phân liệt”.

Bằng cách bảo vệ CRMP2 khỏi bị hư hại, điều trị bằng betaine cho phép các tế bào thần kinh đột biến kif3b xây dựng cấu trúc thích hợp. Với một khung cấu trúc vững chắc để điều hướng, protein KIF3B chức năng còn lại có thể vận chuyển hàng hóa xung quanh tế bào. Các thí nghiệm ống nghiệm khác cho thấy KIF3B và CRMP2 có thể liên kết với nhau, nhưng mối quan hệ chính xác của chúng vẫn chưa rõ ràng.

Hirokawa cho biết: “Chúng tôi biết rằng lượng betaine giảm trong não của bệnh nhân tâm thần phân liệt, vì vậy nghiên cứu này cho thấy betaine có thể được điều trị cho ít nhất một số loại bệnh tâm thần phân liệt.

Nhóm nghiên cứu UTokyo đang lên kế hoạch hợp tác trong tương lai với các công ty dược phẩm và nghiên cứu lâm sàng về chất bổ sung betaine như một phương pháp điều trị bệnh tâm thần phân liệt.

Nguồn: medicalxpress.com