Nii et inimese ajud kasvasid: meie rakud valdasid suuruse stressi
Nii et inimese ajud kasvasid: meie rakud valdasid suuruse stressi
Inimestel tekkis meie primaatide sugulastega võrreldes ebaproportsionaalselt suured ajud - kuid sellel neuroloogilisel uuendusel oli oma hind. Seda kompromissi uurivad teadlased on avastanud ainulaadsed geneetilised tunnused, mis näitavad, kuidas inimese ajurakud stressiga toime tulevad, et hoida suurt aju funktsioonis. See uurimistöö võiks avada uusi lähenemisviise, et paremini mõista selliseid haigusi nagu Parkinsoni ja skisofreenia.
Uuring 1 koondub neuronitele, mis tekitavad neurotransmitter dopamiini. See on ülioluline liikumise, õppimise ja emotsionaalse töö jaoks.
Võrreldes laboris kasvatatud tuhandeid dopamiini neuroneid, leidsid teadlased, et inimese dopamiini neuronid ekspresseerivad rohkem geene, mis soodustavad kahjulike antioksüdantide aktiivsust kui teiste primaatide neuronid.
Tulemused, mis pole veel eelretsenseeritud, on samm "inimese aju aju evolutsiooni mõistmise ja kõigi sellega seotud potentsiaalselt positiivsete ja negatiivsete aspektide mõistmise poole", selgitab Wisconsini ülikooli neuroteadlane Andre Sousa. "Huvitav ja oluline on tõesti teada saada, mis on inimese ajule spetsiifiline, potentsiaaliga arendada uusi ravimeetodeid või isegi vältida haigusi tulevikus."
stressis neuronid
Kuidas viia põlve- ja seljaprobleemideni ning juhtida lõualuu struktuuri ja dieedi muutusi hambaprobleemideni, on inimese aju kiire laienemine tekitanud ka rakkudele väljakutseid, väidab, et San Francisco ülikooli neuroteadlane Alex õietolm Alex õietolm. "Oleme üles pannud hüpoteesi, et sarnane protsess toimus ja et need dopamiini neuronid võivad esindada vastuvõtlikke liigeseid."
Kujutiseprotsessiga näitasid õietolm ja tema meeskond, et kaks aju dopamiini tundavat piirkonda on inimestel märkimisväärselt suuremad kui makaakidel. Prefrontaalne koore on 18 korda suurem ja striatum on peaaegu seitse korda suurem.Sellegipoolest on inimestel ainult umbes kaks korda rohkem dopamiini neuroneid kui nende primaatide sugulased, väidab õietolm. Seetõttu tuleb neid neuroneid jätkuvalt venitada ja töötada rohkem kui kaks miljonit sünapsi - suuremas, keerukamas inimese ajus.
"Dopamiini neuronid on tõelised sportlased," ütleb Nenad Sestan, Connecticuti New Haveni Yale'i ülikooli arengu neuroteadlane. "Te olete pidevalt aktiveeritud."
Et mõista, kuidas inimese dopamiini neuronid võisid kohaneda suure aju, õietolmu ja tema kolleegide versioonide nende rakkude laboris.
Nad ühendasid tüvirakud-mis võivad areneda paljudes rakutüüpides-kaheksas inimeses, seitse šimpansi, kolme makaaki ja orangutaani ning kasvatasid neid miniatuurseks, ajutaolisteks struktuurideks, mida nimetatakse organoideks. 30 päeva pärast hakkasid need struktuurid tootma dopamiini ja jahvatasid arenevat aju.
Seejärel haaras meeskond geneetiliselt dopamiini neuroneid, et mõõta, millised geenid aktiveeriti ja kuidas neid reguleeriti.
Inimeste ja šimpanside analüüsis leidsid teadlased, et inimese neuronid ekspresseerivad suuremat hulka oksüdatiivset stressi haldavaid geene - omamoodi rakukahjustusi, mis on põhjustatud dopamiini tootmise energia intensiivsest protsessist. Need geenid kodeerisid ensüüme, toksilisi molekule, seega nimetatud reaktiivseid hapnikuliike, demonteerivad ja neutraliseerivad, mis võib rakke kahjustada.
Et uurida, kas inimese dopamiini neuronitel võisid välja kujuneda ainulaadsed stressireaktsioonid, rakendasid autorid pestitsiidi, mis põhjustas organoidile oksüdatiivset stressi. Nad leidsid, et inimese rakkudest arenenud neuronid suurendasid oma molekuli tootmist nimega BDNF, mis väheneb neurodegeneratiivsete haigustega inimestel nagu Parkinsoni oma. Siiski ei täheldatud sama reaktsiooni šimpansis.
Vastupidavuse tugevdamine
Nende kaitsemehhanismide mõistmine võiks toetada ravimeetodite arengut, mis tugevdab Parkinsoni arendamise ohus inimeste rakukaitseid. "Mõned neist kaitsemehhanismidest ei pruugi mutatsioonide tõttu kõigile kättesaadavad," selgitab Sousa. "See loob nende inimeste suhtes täiendava haavatavuse."
"On mõned potentsiaalsed sihtstruktuurid, mis võivad olla Parkinsonist pärit [loomade] mudelites väga huvitavad ja seejärel siirdada, et näha, kas nad annavad neuronitele rohkem vastupidavust," ütleb õietolm.
Uuringus uuritud organoidid esindavad arenevaid neuroneid, mis vastavad embrüos esinevatele ja ei hõlma täiskasvanud neuronite täielikku keerukust. Edasised uuringud peavad uurima, kuidas sellised kaitsemehhanismid rehvides ja vananevate neuronite puhul püsivad, väidab Sousa, kuna "neid rakke mõjutavad degeneratiivsed haigused esinevad tavaliselt hilisel eas".
-
nolbrant, S. et al. Eeltrükk Biorxivis: Google Scholar