Das haben Wissenschaftler gezeigt Umwelt- Stress kann die normale Entwicklung beeinträchtigen nervös System bei Würmern, die sich der Pubertät nähern
Wissenschaftler haben versucht zu verstehen, wie sich unsere Gene (unsere genetische Ausstattung) unterscheiden Umwelt- Faktoren prägen unsere Nervensystem während der frühen Entwicklung, wenn wir aufwachsen. Dieses Wissen kann unser Verständnis verschiedener neurologischer Störungen verbessern, die hauptsächlich durch den Zusammenbruch normaler neuronaler Schaltkreise in unserem Nervensystem verursacht werden. In einer Studie veröffentlicht in Natur, Wissenschaftler von der Columbia University haben das Nervensystem kleiner durchsichtiger Würmer untersucht (C. elegans) um das Verständnis dafür zu verdeutlichen, wie es sich entwickelt. Sie zeigen, dass durch Umwelteinflüsse verursachter Stress dauerhaft starke Auswirkungen auf die Zusammenhänge im sich noch entwickelnden Nervensystem haben kann. In ihrem Experiment ließen sie männliche Würmer kurz vor ihrer Geschlechtsreife verhungern, um ihre Pubertät zu verlangsamen. Die Einwirkung von äußerem Stress, insbesondere Hunger, bereits wenige Tage vor der Geschlechtsreife, beeinflusste die Verdrahtungsmuster kritischer neuronaler Schaltkreise bei Würmern nervös System und verhindert so, dass normale Änderungen stattfinden. Das Neuverdrahtungsprogramm ihres Nervensystems war praktisch unterbrochen. Sobald diese 'betontWährend die Männchen in die Pubertät kamen und erwachsen wurden, verblieben noch unreife Schaltkreise in ihrem Nervensystem, was dazu führte, dass sie sich weiterhin unreif verhielten. Ihre Unreife wurde anhand der Beobachtung beurteilt, dass gestresste erwachsene männliche Würmer im Vergleich zu normalen erwachsenen männlichen Würmern eine hohe Empfindlichkeit gegenüber einer giftigen Chemikalie namens SDS zeigten. Die gestressten Würmer verbrachten auch nur begrenzte Zeit mit anderen zwittrigen Würmern und hatten Schwierigkeiten bei der Paarung.
Wissenschaftler machte diese entscheidende Entdeckung, als einige Würmer versehentlich mehrere Wochen lang unbeaufsichtigt blieben und kein Futter bekamen. Dies führte zu einer Pause in der normalen Entwicklung der Würmer und sie traten in einen Zustand ein, der „Dauerzustand“ genannt wird. Dieser Zustand ist wie ein vorübergehender Stopp des normalen Wachstums eines Organismus. Im Falle von Würmern kommt es zu einer vorübergehenden, monatelangen Pause in ihrem normalen Wachstum, wenn unreife Würmer irgendeine Art von Stress verspüren. Nachdem der Hungerstress vorüber war, kehrten die Würmer in ihre normale Umgebung zurück und reiften zu erwachsenen Tieren heran. Bei der Untersuchung des Nervensystems inzwischen erwachsener Würmer wurde festgestellt, dass einige unreife Verbindungen in den Schwänzen männlicher Würmer erhalten blieben, die idealerweise während der Geschlechtsreife entfernt (oder beschnitten) worden wären. Die Forscher führten weitere Untersuchungen durch und stellten fest, dass der „Dauerzustand“ ausschließlich durch Hungerstress und nicht durch irgendeine andere Form von Stress verursacht wurde. Der Stress führte zu einer Neuzuordnung ihrer Schaltpläne. Die gegensätzlichen Wirkungen zweier Neurotransmitter – Serotonin und Octopamin – steuern die Beschneidung von Schaltkreisen. Die gestressten Würmer hatten große Mengen an Octopamin, was dann die Produktion von Serotonin blockierte. Wenn unreifen Männchen unter Stress Serotonin verabreicht wurde, fand ein normaler Rückschnitt statt und die erwachsenen Tiere begannen, eine reife Reaktion auf SDS zu zeigen. Im Vergleich dazu verhinderte die Gabe von Octopamin an unreife Männchen das Beschneiden des Kreislaufs. Studien deuten darauf hin, dass Stress wahrscheinlich Auswirkungen auf Veränderungen im Nervensystem haben kann früh Entwicklung findet statt. Der Neurotransmitter Serotonin wird beim Menschen mit dem psychischen Zustand Depression in Verbindung gebracht.
Könnte diese Möglichkeit dann auch für den Menschen gelten? Beim Menschen ist dies nicht einfach, da wir im Vergleich zu Tieren ein viel größeres und komplizierteres Nervensystem haben. Trotzdem sind Würmer einfache, aber effiziente Modellorganismen, um Nervensysteme zu studieren und zu analysieren. Leitende Forscher dieser Studie haben ein Projekt namens ceNGEN initiiert, durch das sie die genetische Ausstattung und Aktivität jedes Neurons im Nervensystem des C. elegans-Wurms kartieren werden, was dazu beitragen würde, die Entstehung des Nervensystems und die mögliche Zusammenarbeit zwischen den einzelnen genetische Ausstattung und eigene Erfahrungen.
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Quelle (n)
Bayer EA und Hobert O. 2018. Erfahrungen aus der Vergangenheit formen sexuell dimorphe neuronale Verdrahtung durch monoaminerge Signalübertragung. Natur. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0452-0
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