Forschung auf sich wiederholende Wurm Verhalten möglicherweise Auswirkungen für das Verständnis der menschlichen Krankheit

Wiederholung kann nützlich sein, wenn Sie versuchen zu merken, ein Gedicht, master -, ein Gitarren-riff, oder einfach nur pflegen gute Gewohnheiten. Wenn diese Art von Verhalten wird zwanghaft, er kann jedoch im Wege des normalen Lebens—eine Behinderung manchmal beobachtet bei psychiatrischen Erkrankungen wie Tourette-Syndrom und Autismus-Spektrum-Störungen. Nun, Rockefeller-Wissenschaftler haben eine Gehirn-Schaltung zugrunde liegt, dass die Wiederholung in worms, ein Befund, der möglicherweise letztlich Aufschluss über ähnliches Verhalten beim Menschen.

Die Untersuchung der mikroskopisch kleinen Wurm C. elegans, fanden die Forscher, dass defekte in einem protein verursacht Tiere, sich neu zu orientieren und immer wieder. Beschrieben in „Nature Communications“, diese Beobachtungen werden gestützt durch frühere Untersuchungen bei Mäusen, und lassen vermuten, dass ähnliche Mechanismen können fahren repetitiven Verhalten in einer Reihe von Tieren, einschließlich des Menschen.

Chemische cleanup

Die Wissenschaftler zunächst, zu verstehen, wie Astrozyten, sternförmigen Zellen gefunden in säugetier-Gehirne, die Neuronen Ihre Arbeit tun. Astrozyten sind gedacht, um zu sein verantwortlich für, unter anderem, die Entsorgung von überschüssigem aber neurochemikalien an den Synapsen, den verbindungen zwischen den Neuronen. Diese Aufgabe ist wichtig, weil die Chemikalien nicht entfernt werden rechtzeitig, können Sie stimulieren die Nervenzellen in unerwarteter Weise, stören die normale Funktion des Gehirns. Um diesen Prozess besser zu verstehen, Menachem Katz, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter im Labor von Shai Shaham, sah zu C. elegans CEPsh Gliazellen, die er vermutet Wurm äquivalente von Astrozyten.

Bestätigt wird dieser Verdacht, Katz, Shaham, und Ihren Kollegen verwendet, die mRNA-Sequenzierung, um zu zeigen, dass Maus-Astrozyten und CEPsh glia ähnliche genetische Signaturen. Unter anderen Gemeinsamkeiten, die beide Zelltypen produzieren das protein GLT-1, die säugetier-version, die ist verantwortlich für das clearing der chemischen Glutamat Weg von Synapsen. Dieser Befund, sagt Shaham, gewährt den Forschern eine einzigartige Gelegenheit, um zu definieren, wie Astrozyten und GLT-1 arbeiten.

„Die Wissenschaftler haben versucht, zu verstehen, die Funktionen der Astrozyten für viele Jahre, und bei den Säugetieren ist es nicht leicht, weil diese Zellen sind wesentlich für die Aufbewahrung von Neuronen am Leben“, sagt er. „Aber in C. elegans gibt es nur vier CEPsh Gliazellen, und Sie sind nicht verpflichtet für neuron überleben. Dies erlaubt es uns zu untersuchen, die spezifische Rolle von Glutamat-Transportern, ohne sich Gedanken über die Nebenwirkungen der neuron-Krankheit.“

Dazu schufen die Forscher C. elegans fehlt GLT-1. Überraschend, das diese Erschöpfung nicht in der Glutamat-Akkumulation an den Synapsen, als erwartet wurde. Stattdessen werden die Würmer zeigten Oszillationen in der synaptischen Glutamat-Ebenen—und einen eigenartigen Verhaltens-Mangel.

„Diese Tiere änderten Ihre Richtung mit einer atemberaubenden rate. Sie hielt nur vorwärts und zurück, vorwärts und zurück,“ sagt Shaham, Richard E. Salomon Family Professor. „Und wenn wir analysieren dieses Verhalten, entdeckten wir, dass Sie Tat dies in einer wirklich interessanten Muster.“

Drehen, drehen, drehen

Es ist völlig normal für C. elegans, den Kurs zu ändern, jeden jetzt und dann. Typischerweise ist der Wurm, der angepasst werden soll, wenn sich etwa einmal alle 90 Sekunden. Aber Würmer fehlt GLT-1, fanden die Forscher heraus, nahm diese Aktion, um die extreme: im 90-Sekunden-Intervallen die Tiere ausgeführt, nicht nur eine Umkehrung, sondern platzt. „Es ist, als wenn einmal Sie beginnen die Aktion, die Sie kann nicht aufhören, Sie zu wiederholen“, sagt Katz.

Weitere Experimente zeigten, dass das entfernen von Glutamat-rezeptor-MGL-2 blockiert beide sich wiederholenden Zuschreibungen und synaptischen Glutamat-Oszillationen. Die Forscher folgerten, dass, wenn Glutamat ist nicht effizient gelöscht, die Chemische stimuliert die MGL-2, die wiederum löst die Freisetzung von noch mehr Glutamat. Dieser Prozess wiederholt sich dann in einer Schleife; und jedes mal, wenn Glutamat freigesetzt wird, aktiviert das neuron verantwortlich für die Initiierung Umkehrungen.

„Diese Ergebnisse schlagen ein einfaches Modell, wie die Wiederholung auftreten können, in worms“, sagt Katz. „Und es stellt sich heraus, dieses Modell kann bis halten, in komplexeren Nervensystemen.“

In der Tat, die letzten Experimente haben gezeigt, dass GLT-1-Mutationen verursachen wiederholende Pflege in Mäuse, und, dass die verbindungen, die Blockierung der Maus-version der MGL-2 zu beseitigen, ähnliches Verhalten in anderen Kontexten. Zusammen mit den neuen Erkenntnissen in C. elegans, diese Forschung schlägt vor, dass abnorme Glutamat-Sekretion zugrunde liegen kann repetitive Verhaltensweisen über das Tierreich—was die Möglichkeit erhöht, dass Sie relevant sein können, um Verständnis pathologische Wiederholung im Menschen.

Im Einklang mit dieser Idee, Humangenetik Studien gefunden haben Mutationen im Zusammenhang mit Glutamat-Signalisierung bei Patienten mit Zwangsstörungen und Autismus-Spektrum-Störungen, die beide begleitet werden können, durch sich wiederholende Verhalten.

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