2023 Avtor: Sophia Otis | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-05-21 01:53
Kaj imajo skupnega možgani, jajčniki in nos? Glede na novo raziskavo Univerze Rockefeller ti trije organi pomagajo pri usklajevanju zapletenega vedenja, imenovanega družbeno prepoznavanje mišjih samic, z interakcijo štirih genov.
Ugotovitve, objavljene v številki PNAS Early Edition 29. aprila, pomagajo razložiti družbene interakcije med samicami in lahko osvetlijo socialne fobije in motnje pri ljudeh.
Raziskovalci pod vodstvom Rockefellerjevega profesorja Donalda Pfaffa, doktorja znanosti, kažejo, da sevi mišjih samic, ki nimajo genov za oksitocin ter estrogenske receptorje alfa in beta, ne prepoznajo normalnih samic miši po večkratnih primerih, ko normalna žival je bila postavljena v isti prostor. "Knockout" miši gena tudi ni uspela raziskati nove "vsiljive miške" v okoliščinah, ko bi to storila genetsko normalna miška.
Kot rezultat, je Rockefellerjeva ekipa lahko prvič sklepala o vlogi genov za oksitocin in estrogenske receptorje pri družbenem prepoznavanju pri miših samicah.
»Štiri gene, za katere je znano, da so vključeni v družbeno interakcijo, smo povezali v en model, da bi pojasnili vedenje, znano kot družbeno prepoznavanje,« pravi prva avtorica dr. Elena Choleris. "Družbeno priznanje je ključno vedenje pri živalih, vključno z ljudmi, ki živijo v skupinah, saj če želite vedeti, kdo so vaši prijatelji, šefi in sovražniki, morate ne le prepoznati posameznike, ampak se spomniti, kdo so."
"Učinek izločanja treh ločenih genov in povzročanja podobnih sprememb v vedenju "je oblikoval vzporednost, ki se ujema z zelo veliko literaturo, ki se ukvarja z molekularno biologijo in družbenim vedenjem, ki smo ju strnili v eno samo hipotezo,« pravi Pfaff, ki vodi Laboratorij za nevrobiologijo in vedenje pri Rockefellerju.
"Med znanstveniki, ki preučujejo možgane in vedenje, postaja splošno sprejeta ideja, da se spoznanje, povezano z družbenim življenjem, razlikuje od drugih oblik spoznanja, ki jih upravljajo možgani," dodaja Pfaff. "Torej se 'pametnost' glede družabnega življenja razlikuje od pametnosti glede rezultatov SAT."
Po besedah Thomasa R. Insela, MD, direktorja Nacionalnega inštituta za duševno zdravje, podružnice Nacionalnega inštituta za zdravje, ki je podprla to raziskavo, "Don Pfaff in njegovi sodelavci še naprej dokazujejo zanimive in pomembne odnose med geni, možgani in vedenje. V tem prispevku kažejo, da izločanje različnih genov povzroči izjemno podobne primanjkljaje. Posledica tega je, da ti sistemi sestavljajo del "mikromrežja", ki je potreben za kompleksno vedenje.
"Pri tem delu se mi zdi vznemirljivo, da je Pfaffova skupina prevzela tako zapleteno vedenje, kot je družbeno priznanje, ki se morda ne zdi primerno za en sam genski pristop," dodaja Insel. "Kaj dokazujejo, je, da je to navidezno zapleteno vedenje mogoče popolnoma odpraviti ne samo z enim, temveč z več enojnimi 'knockouti'." Tako ima lahko tisto, kar se nam zdi zapleteno in znanstveno nedosegljivo, relativno preprosto in zelo dostopno molekularno osnovo."
V novi raziskavi so Choleris, Pfaff in njihovi sodelavci preučevali spremembe v družbenem prepoznavanju pri mišjih samicah, ko je bil vsak gen, ki kodira nevropeptidni oksitocin, estrogenski receptor alfa ali estrogenski receptor beta, odstranjen s poti družbenega prepoznavanja pri miših.. Estrogeni receptorji so velike beljakovine, ki vežejo spolni hormon estradiol. Znanstveniki so ustvarili "knockouts" ali miši, gensko spremenjene, da nimajo določenih genov, za oksitocin in estrogenske receptorje. (Čeprav miši z izločanjem oksitocinskega receptorja ne obstajajo – ta gen je nujen za preživetje – so drugi raziskovalci pokazali, da blokiranje receptorja za oksitocin pri podganah poslabša družbeno prepoznavnost.).
Znanstveniki ocenjujejo družbeno prepoznavnost pri miših s testom "socialne navade/odstranjevanja", pri katerem se miška vsiljivca večkrat predstavi drugi miški v njeni domači kletki, tako da se rezidenčna miška seznani z miško vsiljivca.
"Če imate miško v domači kletki in uvedete drugo miško, bo stanovalec povohal in raziskal," pravi Choleris. Izmeri se čas, ki ga rezidenčna miška porabi za raziskovanje. Miško vsiljivca odstranimo iz kletke in jo po 15 minutah zamenjamo. Raziskovalci so to ponovili štirikrat in količina časa, ki ga je rezidenčna miška porabila za raziskovanje vsiljivca, se je zmanjšala. To se imenuje faza navaditve. Raziskovalci nato uvedejo drugo miško vsiljivca in običajno se vohanje in raziskovanje rezidentne miške znova poveča. Temu se reče razhabituacija.
Ko so raziskovalci predstavili miško vsiljivca rezidenčni miši, ki ni imela genov za oksitocin ali estrogenske receptorje, znanstveniki niso opazili navajanja – preiskava vsiljivca, ki jo je opravila rezidenčna miška, se ni zmanjšala kot pri običajni testni miški. po večkratnih predstavitvah vsiljivca.
"Rezidenčne miši z genom 'knockout' so delovale, kot da bi bila ista miška vedno nova," pravi Choleris. "Vsakič so pokazali enako raven preiskave, kot da bi šlo za novo miško."
Raziskovalci domnevajo, da bazalni sistem prednjih možganov združuje nevrone, ki se odzivajo na estrogen, in nevrone, ki proizvajajo oksitocin, da uravnavajo in modulirajo družbeno prepoznavanje. Pri miših se ta funkcija začne v nosu. Živali zaznajo kemične znake skozi glavni vohalni sistem, ki obdeluje vonjave, in pomožni ali vomeronazalni vohalni sistem, ki identificira feromone. Živčne celice iz obeh sistemov štrlijo iz nosnega epitelija nazaj v amigdalo, mandljasto možgansko regijo, v kateri je središče telesa za čustva, vključno s strahom in tesnobo.
Medtem ko amigdala obdeluje informacije iz nosu, je druga možganska regija, hipotalamus, zaposlena s proizvodnjo oksitocina, ki se transportira v amigdalo, kjer se veže na receptorje za oksitocin. Hkrati jajčniki proizvajajo estrogen, ki vstopi v krvni obtok in se veže na estrogenski receptor alfa v amigdali in estrogenski receptor beta v hipotalamusu.
"Prej je bilo znano, da estrogen vpliva na proizvodnjo oksitocina, zdaj pa mislimo, da estrogen vpliva na sintezo in sproščanje oksitocina prek estrogenskega receptorja beta," pravi Choleris."In vemo, da je estrogenski receptor alfa prisoten v amigdali in je potreben za indukcijo gena za receptor oksitocina.
"Torej, tukaj imamo v igri vsi štirje geni. Če prekinete to mikromrežo na kateri koli od teh ravni, lahko predvidite, kaj bomo videli v smislu poslabšanja družbenega prepoznavanja." Na primer, Choleris pravi, če je indukcija oksitocinskega receptorja blokirana, oksitocin ne bo mogel regulirati družbenega prepoznavanja.
Raziskovalci pravijo, da bi te ugotovitve lahko prinesle nov vpogled v določene vidike človeškega družbenega vedenja. Oksitocin je na primer očitno vključen v materinsko vez, ki jo najdemo pri ljudeh. Znano je tudi, da ta "peptid pripadnosti" uravnava anksioznost, zato lahko igra vlogo pri socialnih fobijah. In pri nekaterih patologijah, kot je avtizem, obstajajo dokazi, da oksitocina primanjkuje.
"Način, na katerega te ugotovitve sestavljajo teorijo, ki temelji na miših, je z vohalnim vnosom - družbena preiskava izhaja iz vohanja, zato je naša ideja odvisna od poudarka feromonskih in drugih vohalnih vnosov v amigdalo," pravi Pfaff.
Kot razlaga Pfaff, je amigdala v človeških možganih povezana z družbenim in čustvenim vedenjem. "Razmerje med družbenim prepoznavanjem, socialnim spominom in agresijo je verjetno dinamika, ki ni omejena na miši, čeprav ta poseben krog in ti specifični vohalni znaki zagotovo so."
Poleg Cholerisa in Pfaffa so drugi avtorji prispevka Sonoko Ogawa, Ph. D., pri Rockefellerju; Jan-Åke Gustaffson, M. D., Ph. D., na Karolinska Institute, Švedska; Kenneth S. Korach, dr., na Nacionalnem inštitutu za zdravstvene vede o okolju, Research Park Triangle, N. C.; in Louis Muglia, M. D., Ph. D., Washington University, School of Medicine, St. Louis, Mo.
