Tako su ljudski mozgovi rasli: naše su stanice savladale stres veličine

Tako su ljudski mozgovi rasli: naše su stanice savladale stres veličine

Ljudi su razvili nesrazmjerno veliki mozak u usporedbi s našim rodbinom primata - ali ova neurološka nadogradnja imala je cijenu. Znanstvenici koji ispituju ovaj kompromis otkrili su jedinstvene genetske značajke koje pokazuju kako se ljudske stanice mozga bave stresom, kako bi se veliki mozak zadržao u funkciji. Ovo bi istraživanje moglo otvoriti nove pristupe za bolje razumijevanje bolesti poput Parkinsonove i shizofrenije.

Studija 1 Koncentrati na neurone koji proizvode dopamin neurotransmitera. To je ključno za pokret, učenje i emocionalnu izradu.

Uspoređujući tisuće dopaminskih neurona uzgajanih u laboratoriju, istraživači su otkrili da ljudski dopaminski neuroni eksprimiraju više gena koji promiču aktivnost štetnih antioksidanata od neurona drugih primata.

Rezultati koji još nisu recenzirani korak su prema "razumijevanju evolucije ljudskog mozga i svih potencijalno pozitivnih i negativnih aspekata koji su s njom povezani", objašnjava Andre Sousa, neuroznanstvenik sa Sveučilišta u Wisconsin-Madisonu. "Zanimljivo je i važno stvarno otkriti što je specifično za ljudski mozak, s potencijalom za razvoj novih terapija ili čak izbjegavanja bolesti u budućnosti."

Streti neuroni

Kako dovesti do problema s koljenima i leđa i LED promjene u strukturi čeljusti i prehrane do zubnih problema, brzo širenje ljudskog mozga također je stvorilo izazove za svoje stanice za svoje stanice, kaže da su studijska vrata Alex Pollen, neuroznanstvenica na Kalifornijskom sveučilištu u San Franciscu. "Postavili smo hipotezu da se dogodio sličan proces i da bi ti dopaminski neuroni mogli predstavljati osjetljive zglobove."

Ipak, ljudi imaju oko dvostruko više dopaminskih neurona kao i njihova rodbina primata, kaže Pollen. Ti se neuroni moraju i dalje protežu i rade jače - svaki tvori više od dva milijuna sinapsi - u većem, složenijem ljudskom mozgu.

"Dopaminski neuroni su pravi sportaši", kaže Nenad Sestan, razvojni neuroznanstvenik sa Sveučilišta Yale u New Havenu, Connecticut. "Stalno ste aktivirani."

Da bismo razumjeli kako su se ljudski dopaminski neuroni prilagodili da ispune zahtjeve velikog mozga, uzgajaju pelud i svoje kolege verzije ovih stanica u laboratoriju.

Kombinirali su matične stanice-koje se mogu razviti u mnogim tipovima stanica-od osam ljudi, sedam čimpanza, tri makake i orangutana i uzgajali su ih na minijaturizirane strukture slične mozgu koje se nazivaju organoidima. Nakon 30 dana, ove su strukture počele stvarati dopamin i brusile mozak u razvoju.

Tada je tim genetski zaplijenio neurone dopamina kako bi izmjerio koji su geni aktivirani i kako su regulirani.

U analizi ljudi i čimpanze, istraživači su otkrili da ljudski neuroni izražavaju veću količinu gena koji upravljaju oksidativnim stresom - svojevrsnom oštećenjem stanica uzrokovanih energetski intenzivnim procesom proizvodnje dopamina. Ovi geni kodirani enzimi, toksične molekule, tako -privučene reaktivne vrste kisika, demontažu i neutraliziraju koji mogu oštetiti stanice.

kako bi ispitali jesu li ljudski dopaminski neuroni mogli razviti jedinstvene reakcije na stres, autori su primijenili pesticid koji je uzrokovao oksidativni stres na organoidu. Otkrili su da su neuroni koji su se razvili iz ljudskih stanica povećali njihovu proizvodnju molekule zvane BDNF, što je smanjeno kod osoba s neurodegenerativnim bolestima poput Parkinsonovih. Međutim, ista reakcija nije primijećena u čimpanzama.

Jačanje otpornosti

Razumijevanje ovih zaštitnih mehanizama moglo bi podržati razvoj terapija koje jačaju staničnu obranu ljudi koji su izloženi riziku od razvoja Parkinsonovih. "Neki od ovih zaštitnih mehanizama možda nisu dostupni svima zbog mutacija", objašnjava Sousa. "To stvara dodatnu ranjivost s tim pojedincima."

"Postoje neke potencijalne ciljne strukture koje bi mogle biti vrlo zanimljive po turbinu, a zatim transplantaciju u [životinjskim] modelima iz Parkinsonovih kako bi se vidjelo jesu li neuronima veću otpornost", kaže Pollen.

Organoidi ispitani u studiji predstavljaju neurone koji se razvijaju onima koji su prisutni u embriju i ne hvataju punu složenost neurona odraslih. Buduća istraživanja moraju istražiti kako takvi zaštitni mehanizmi ostaju u gumama i starenjem neurona, kaže Sousa, budući da "degenerativne bolesti koje utječu na ove stanice obično se javljaju u kasnoj dobi".

1. nolbrant, S. i sur. Preprint na Biorxiv: Google Scholar  

Preuzmite literaturu