Tako so rasli človeški možgani: naše celice so obvladale stres velikosti

Tako so rasli človeški možgani: naše celice so obvladale stres velikosti

Ljudje so v primerjavi z našimi sorodniki primatov razvili nesorazmerno velike možgane - vendar je ta nevrološka nadgradnja imela svojo ceno. Znanstveniki, ki preučujejo ta kompromis, so odkrili edinstvene genetske značilnosti, ki kažejo, kako se človeške možganske celice spopadajo s stresom, da ohranijo velike možgane v funkciji. Ta raziskava bi lahko odprla nove pristope za boljše razumevanje bolezni, kot sta Parkinsonova in shizofrenija.

Študija 1 se koncentrira na nevrone, ki proizvajajo nevrotransmiter dopamin. To je ključnega pomena za gibanje, učenje in čustveno izdelavo.

S primerjavo tisoč dopaminskih nevronov, vzrejenih v laboratoriju, so raziskovalci ugotovili, da človeški dopaminski nevroni izražajo več genov, ki spodbujajo aktivnost škodljivih antioksidantov kot nevroni drugih primatov.

Rezultati, ki še niso pregledani, so korak k "razumevanju človeške evolucije možganov in vseh potencialno pozitivnih in negativnih vidikov, ki so z njo povezani," razlaga Andre Sousa, nevroznanstvenik na Univerzi Wisconsin-Madison. "Zanimivo in pomembno je resnično ugotoviti, kaj je značilno za človeške možgane, s potencialom za razvoj novih terapij ali celo izogibanje boleznim v prihodnosti."

poudarjeni nevroni

Kako voditi do težav s kolenom in hrbtom ter LED sprememb v strukturi čeljusti in prehrane do zobnih težav, hitra širitev človeških možganov je ustvarila tudi izzive za njene celice, pravi, da študijski vrat Alex Polle, nevroznanstvenik na kalifornijski univerzi v San Franciscu. "Postavili smo hipotezo, da je potekal podoben postopek in da lahko ti dopaminski nevroni predstavljajo dovzetne sklepe."

Kljub temu imajo ljudje le dvakrat več dopaminskih nevronov kot njihovi sorodniki primatov, pravi Cllol. Ti nevroni morajo zato še naprej raztegniti in delati težje - vsak tvori več kot dva milijona sinaps - v večjih, bolj zapletenih človeških možganih.

"Dopaminski nevroni so pravi športniki," pravi Nenad Sestan, razvojni nevroznanstvenik z univerze Yale v New Havenu v Connecticutu. "Nenehno ste aktivirani."

Da bi razumeli, kako so se človeški dopaminski nevroni morda prilagodili zahtevam velikih možganov, vzrejajo cvetni prah in njegove kolege različice teh celic v laboratoriju.

Združili so matične celice-ki se lahko razvijajo v številnih vrstah celic z osmimi ljudmi, sedmimi šimpanzi, tremi makaki in orangutanom ter jih vzpenjali na miniaturizirane, možganske strukture, ki jih imenujejo organoidi. Po 30 dneh so te strukture začele proizvajati dopamin in brusile možgane v razvoju.

Nato je ekipa genetsko zasegla dopaminske nevrone, da bi izmerila, kateri geni so aktivirani in kako so regulirani.

V analizi človeških in šimpanzov so raziskovalci ugotovili, da človeški nevroni izražajo večje količine genov, ki obvladujejo oksidativni stres - nekakšno celično poškodbo, ki jo povzroča energetsko -intenziven proces proizvodnje dopamina. Ti geni so kodirali encime, strupene molekule, tako imenovane reaktivne kisikove vrste, razstavljajo in nevtralizirajo, ki lahko poškodujejo celice.

Da bi preučili, ali so človeški dopaminski nevroni morda razvili edinstvene stresne reakcije, so avtorji uporabili pesticid, ki je povzročil oksidativni stres na organoidu. Ugotovili so, da so nevroni, ki so se razvili iz človeških celic, povečali njihovo proizvodnjo molekule, imenovane BDNF, ki se zmanjša pri ljudeh z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot je Parkinsonova. Vendar enake reakcije niso opazili pri šimpanzih.

krepitev odpornosti

Razumevanje teh zaščitnih mehanizmov bi lahko podprlo razvoj terapij, ki okrepijo celično obrambo ljudi, ki jim grozi razvoj Parkinsonovih. "Nekateri od teh zaščitnih mehanizmov morda niso na voljo vsem zaradi mutacij," pojasnjuje Sousa. "To ustvarja dodatno ranljivost s temi posamezniki."

"Obstajajo nekatere potencialne ciljne strukture, ki bi lahko bile zelo zanimive za turbine in nato presaditev v [živalskih] modelih Parkinsonovih, da vidijo, ali nevroni dajejo več odpornosti," pravi Corlon.

Organoidi, pregledani v študiji, predstavljajo razvijanje nevronov, ki ustrezajo tistim, ki so prisotni v zarodku in ne zajemajo popolne zapletenosti odraslih nevronov. Prihodnje raziskave morajo raziskati, kako takšni zaščitni mehanizmi ostanejo v pnevmatikah in starajočih se nevronih, pravi Sousa, saj "degenerativne bolezni, ki vplivajo na te celice, se običajno pojavijo v pozni starosti."

>

1. nolbrant, S. et al. Preprint pri Biorxiv: https://doi.org/10.1101/2024.14.623592

   Google Učenjak  

Prenesite literaturo