Scientists have shown that περιβάλλοντος stress can affect normal development of νευρικός system in worms who are approaching puberty
Scientists have been trying to understand how our genes (our genetic makeup) and different περιβάλλοντος factors shape our νευρικού συστήματος κατά την πρώιμη ανάπτυξη όταν μεγαλώνουμε. Αυτή η γνώση μπορεί να βελτιώσει την κατανόησή μας για τις διάφορες νευρολογικές διαταραχές που προκαλούνται κυρίως όταν τα φυσιολογικά νευρικά κυκλώματα στο νευρικό μας σύστημα καταρρέουν. Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Φύση, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Κολούμπια μελέτησαν το νευρικό σύστημα μικρών διαφανών σκουληκιών (C. elegans) to elucidate understanding of how it shapes up. They show that stress caused by environmental factors can have a permanent intense effect on connections taking place in the nervous system which is still developing. In their experiment they made male worms undergo starvation just before the worms were to undergo sexual maturation with an aim to stunt their puberty. Exposure to external stress, specifically starvation, even a few days before sexual maturation affected wiring patterns of critical neuronal circuits in worm’s nervous system thus preventing normal changes to take place. The rewiring program of their nervous system was basically interrupted. Once these ‘τόνισε’ males underwent puberty and became adult, immature circuits still remained in their nervous system causing them to continue to act immature. Their Immaturity was judged by observing that stressed adult male worms showed high sensitivity to a toxic chemical called SDS compared to normal adult males. The stressed worms also spent limited time with other hermaphrodite worms and had difficulties in mating.
Οι επιστήμονες έκαναν αυτήν την κρίσιμη ανακάλυψη όταν ορισμένα σκουλήκια έμειναν κατά λάθος χωρίς επίβλεψη για μερικές εβδομάδες και δεν τους δόθηκε τροφή. Αυτό οδήγησε σε μια παύση στην κανονική ανάπτυξη των σκουληκιών και εισήλθαν σε μια κατάσταση που ονομάζεται «κατάσταση dauer». Αυτή η κατάσταση μοιάζει με μια προσωρινή διακοπή της φυσιολογικής ανάπτυξης ενός οργανισμού. Στην περίπτωση των σκουληκιών, όταν τα ανώριμα σκουλήκια αισθάνθηκαν οποιοδήποτε είδος στρες, συμβαίνει μια προσωρινή παύση στην κανονική ανάπτυξή τους για μήνες και αργότερα, μόλις φύγει το στρες, η ανάπτυξή τους συνεχίζεται. Έτσι, αφού πέρασε το άγχος της πείνας, τα σκουλήκια επέστρεψαν στο κανονικό τους περιβάλλον και συνέχισαν να ωριμάζουν σε ενήλικες. Κατά την εξέταση του νευρικού συστήματος των πλέον ενήλικων σκουληκιών, διαπιστώθηκε ότι κάποιες ανώριμες συνδέσεις στις ουρές του αρσενικού σκουληκιού διατηρήθηκαν οι οποίες ιδανικά θα είχαν εξαλειφθεί (ή κλαδευτεί) κατά τη σεξουαλική ωρίμανση. Οι ερευνητές ερεύνησαν περαιτέρω για να δηλώσουν ότι η «κατάσταση dauer» προκλήθηκε αποκλειστικά από το άγχος της πείνας και όχι από οποιαδήποτε άλλη μορφή στρες. Το άγχος οδήγησε στην επαναχάρτιση των συρμάτινων διαγραμμάτων τους. Τα αντίθετα αποτελέσματα δύο νευροδιαβιβαστών – της σεροτονίνης και της οκτοπαμίνης – ελέγχουν το κλάδεμα των κυκλωμάτων. Τα στρεσαρισμένα σκουλήκια είχαν υψηλή ποσότητα οκτοπαμίνης που στη συνέχεια εμπόδιζε την παραγωγή σεροτονίνης. Εάν χορηγήθηκε σεροτονίνη σε ανώριμα αρσενικά κατά τη διάρκεια του στρες, τότε πραγματοποιήθηκε κανονικό κλάδεμα και οι ενήλικες αρχίζουν να εμφανίζουν ώριμη αντίδραση στο SDS. Σε σύγκριση όταν δόθηκε οκτοπαμίνη σε ανώριμα αρσενικά, αυτό εμπόδισε το κλάδεμα του κυκλώματος. Η μελέτη δείχνει ότι το στρες μπορεί να έχει πιθανή επίδραση στις αλλαγές στο νευρικό σύστημα όταν λαμβάνει χώρα η πρώιμη ανάπτυξη. Ο νευροδιαβιβαστής σεροτονίνη σχετίζεται με την ψυχική κατάσταση της κατάθλιψης στους ανθρώπους.
Θα μπορούσε αυτή η πιθανότητα να ισχύει και για τους ανθρώπους τότε; Δεν είναι απλό στους ανθρώπους, καθώς έχουμε ένα πολύ μεγαλύτερο και πιο περίπλοκο νευρικό σύστημα σε σύγκριση με τα ζώα. Ωστόσο, τα σκουλήκια είναι ένα απλό αλλά αποτελεσματικό μοντέλο οργανισμών για τη μελέτη και ανάλυση των νευρικών συστημάτων. Οι κύριοι ερευνητές αυτής της μελέτης ξεκίνησαν ένα έργο που ονομάζεται ceNGEN μέσω του οποίου θα χαρτογραφήσουν τη γενετική σύνθεση και τη δραστηριότητα κάθε νευρώνα στο νευρικό σύστημα του σκουληκιού C. elegans, το οποίο θα βοηθούσε στην κατανόηση των φάσεων του νευρικού συστήματος με μεγαλύτερη λεπτομέρεια και την πιθανή συνεργασία μεταξύ του γενετική σύνθεση και τις εμπειρίες κάποιου.
***
{Μπορείτε να διαβάσετε την αρχική ερευνητική εργασία κάνοντας κλικ στον σύνδεσμο DOI που δίνεται παρακάτω στη λίστα των αναφερόμενων πηγών}
Πηγές)
Bayer EA και Hobert O. 2018. Η εμπειρία του παρελθόντος διαμορφώνει τη σεξουαλικά διμορφική νευρωνική καλωδίωση μέσω μονοαμινεργικής σηματοδότησης. Φύση. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0452-0
***
