Naukowcy to pokazali środowiskowy Stres może wpływać na prawidłowy rozwój nerwowy u robaków zbliżających się do okresu dojrzewania
Naukowcy próbują zrozumieć, w jaki sposób nasze geny (nasz skład genetyczny) różnią się od siebie środowiskowy czynniki kształtują nasze system nerwowy we wczesnym okresie rozwoju, kiedy dorastamy. Ta wiedza może pogłębić naszą wiedzę na temat różnych zaburzeń neurologicznych, które są spowodowane głównie rozpadem normalnych obwodów nerwowych w naszym układzie nerwowym. W badaniu opublikowanym w Natura, Naukowcy z Uniwersytetu Columbia badali układ nerwowy małych przezroczystych robaków (C.elegans) aby wyjaśnić zrozumienie tego, jak się kształtuje. Pokazują, że stres wywołany czynnikami środowiskowymi może trwale i intensywnie oddziaływać na połączenia zachodzące w wciąż rozwijającym się układzie nerwowym. W swoim eksperymencie kazali samcom głodować tuż przed osiągnięciem dojrzałości płciowej, aby zahamować ich dojrzewanie. Narażenie na stres zewnętrzny, w szczególności głód, nawet na kilka dni przed dojrzewaniem płciowym, wpływa na wzorce okablowania krytycznych obwodów neuronalnych w organizmie robaka nerwowy uniemożliwiając w ten sposób zajście normalnych zmian. Program przebudowy ich układu nerwowego został w zasadzie przerwany. Kiedyś tePodkreśliłmężczyźni przeszli okres dojrzewania i osiągnęli dorosłość, niedojrzałe obwody nadal pozostawały w ich układzie nerwowym, powodując, że nadal zachowywali się niedojrzale. Ich niedojrzałość oceniano na podstawie obserwacji, że zestresowane dorosłe samce wykazywały wysoką wrażliwość na toksyczną substancję chemiczną zwaną SDS w porównaniu do normalnych dorosłych samców. Zestresowane robaki spędzały również ograniczony czas z innymi robakami hermafrodytami i miały trudności z kryciem.
Naukowcy dokonali tego kluczowego odkrycia, gdy niektóre robaki przypadkowo pozostawiono bez opieki na kilka tygodni i nie podano im pożywienia. Doprowadziło to do przerwy w normalnym rozwoju robaków i weszły one w stan zwany „stanem dauera”. Stan ten przypomina chwilowe zatrzymanie normalnego wzrostu organizmu. W przypadku robaków, gdy niedojrzałe robaki wyczują jakikolwiek rodzaj stresu, następuje tymczasowa przerwa w ich normalnym rozwoju na miesiące, a później, gdy stres ustąpi, ich wzrost zostaje wznowiony. Tak więc, gdy minął stres związany z głodem, robaki wróciły do swojego normalnego środowiska i zaczęły dojrzewać do postaci dorosłej. Po zbadaniu układu nerwowego obecnie dorosłych robaków stwierdzono, że w ogonach samców zachowały się pewne niedojrzałe połączenia, które w idealnym przypadku zostałyby wyeliminowane (lub przycięte) podczas dojrzewania płciowego. Naukowcy przeprowadzili dalsze badania i stwierdzili, że „stan Dauera” był spowodowany wyłącznie stresem wynikającym z głodu, a nie jakąkolwiek inną formą stresu. Stres doprowadził do ponownego mapowania schematów połączeń. Przeciwstawne działanie dwóch neuroprzekaźników – serotoniny i oktopaminy – kontroluje przycinanie obwodów. Zestresowane robaki miały dużą ilość oktopaminy, która następnie blokowała produkcję serotoniny. Jeśli niedojrzałym samcom podawano serotoninę w czasie stresu, miało miejsce normalne przycinanie i dorośli zaczęli wykazywać dojrzałą reakcję na SDS. W porównaniu z podaniem oktopaminy niedojrzałym samcom, zapobiegło to przecięciu obwodu. Badania sugerują, że stres może mieć prawdopodobny wpływ na zmiany w układzie nerwowym, gdy: wcześnie rozwój ma miejsce. Neuroprzekaźnik serotonina jest powiązany ze stanem psychicznym depresji u ludzi.
Czy ta możliwość byłaby również wtedy prawdziwa dla ludzi? Nie jest to proste u ludzi, ponieważ mamy znacznie większy i bardziej skomplikowany układ nerwowy w porównaniu ze zwierzętami. Niemniej jednak robaki są prostymi, ale wydajnymi organizmami modelowymi do badania i analizy układu nerwowego. Główni naukowcy biorący udział w tym badaniu zainicjowali projekt o nazwie ceNGEN, dzięki któremu będą mapować skład genetyczny i aktywność każdego neuronu w układzie nerwowym robaka C. elegans, co pomogłoby w bardziej szczegółowym zrozumieniu budowy układu nerwowego i możliwej współpracy między organizmami. makijaż genetyczny i własne doświadczenia.
***
{Możesz przeczytać oryginalną pracę naukową, klikając link DOI podany poniżej na liście cytowanych źródeł}
Źródło (s)
Bayer EA i Hobert O. 2018. Przeszłe doświadczenia kształtują dymorficzne płciowo okablowanie neuronalne poprzez sygnalizację monoaminergiczną. Natura. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0452-0
***
