Skrevet februar 22, 2016 av Giuseppe Gangarossa in Grunnnæringsvitenskap, endokrinologi, Minne og læring, Sex hormoner
Når vi tenker på kjønnshormoner, spesielt østrogener og androgener, forbinder vi vanligvis dem med kjønn, kjønn og kroppsutvikling. Som alle hormoner, er de kjemiske budbringere, stoffer produsert i en del av kroppen som fortsetter å fortelle andre deler hva de skal gjøre. Imidlertid har vi ofte en tendens til å glemme den enorme virkningen disse steroidhormonene har på hjernefunksjoner. Fra dyreforsøk har det blitt klart at under tidlig utvikling fører eksponering av hjernen til testosteron og østradiol, hormoner tilstede hos både menn og kvinner, til irreversible forandringer i nervesystemet (McCarthy et al., 2012). En voksende og svært tiltalende kroppsforskning antyder at kjønnshormoner spiller en neuromodulerende rolle i kognitiv hjernefunksjon (Janowsky, 2006). Videre har testosterondysfunksjoner (hypogonadisme, kjemisk kastrering, etc.) vist seg å være forbundet med minnefeil. Men på tross av disse fremskrittene er det fortsatt en gåte hvor sexhormoner påvirker hjernen.
I et interessant papir publisert i PLoS ONE, Picot og kolleger forsøkte å fylle ut et stykke av puslespillet. De undersøkte de neurobiologiske effektene av cerebral androgenreseptor (AR) ablasjon på hippocampal plasticitet og kognitiv ytelse hos hannegenter (Picot et al., 2016). Selv om flere rapporter allerede har fremhevet en sammenheng mellom kjønnshormoner og kognitiv funksjon (Galea et al., 2008; Janowsky, 2006), må mye mer gjøres for å fullstendig belyse "ikke-seksuelle" funksjonene av androgener.
Androgen reseptorer, testosteron og hjernefunksjon
I sentralnervesystemet binder testosteron til AR som er lokalisert i celle-cytoplasma. Ved binding og reseptoraktivering kan AR omdanne til kjernen hvor den kan virke som en DNA-bindende transkripsjonsfaktor, og dermed regulere gentranskripsjon. Når vi ser på uttrykksmønstrene av AR i hjernen, finner vi at den er svært lokalisert i hjernebarken og hippocampus, som er regioner forbundet med høye kognitive funksjoner som minne, læring, motivasjon og oppmerksomhet.
Ved å bruke en muselinje som mangler AR-uttrykk spesifikt i nervesystemet, opplevde forfatterne et nettofall i temporær behandling av minneinformasjon. Denne typen minne representerer evnen til å huske rekkefølgen der objekter eller hendelser har blitt opplevd av et emne. Nevrale AR-slettede mus var ikke i stand til å diskriminere mellom to midlertidig forskjellige objekter i en temporær klassifiseringsoppgave der villatt gnagere var i stand til å diskriminere mellom visuelle objekter som ble presentert i en bestemt tidsorden (det første versus det siste objektet sett) (Figur 1). Temporal og anerkjennelsesbehandling er to kritiske komponenter i episodisk minne. Som sådan, for å dissociere om det observerte underskudd kan skyldes forringelse i den tidligere eller sistnevnte prosess, utførte forfatterne en ikke-tidslig behandlingsoppgave, objektgenkjenningshukommelsestesten, hvor mus må diskriminere mellom en kjent og et ukjent objekt. Interessant nok var mutantmus i stand til å gjøre diskrimineringen, noe som tyder på at anerkjennelsesprosessen er intakt etter AR-genetisk sletting (Figur 1). Samlet sett indikerer dette settet at androgener kan påvirke behandlingen av temporal rekkefølgen av episodisk minne, en funksjon som er sterkt svekket i Alzheimers sykdom. Derimot, "om dette underskuddet kan være forårsaket av en defekt konsolidering eller ved en nedsatt hukommelse, må det undersøkes", Sier doktor Sakina Mhaouty-Kodja, seniorforfatter av studien og teamleder.
Figur 1. Androgen-reseptor-knock-out-mus viser funksjonsnedsettelser i en temporær ordrehukommelsesoppgave (a, c), men normal nyhetsgjenkjenning (b, d).
Androgenreseptorer og hjernens plastisitet
Hippocampus er sterkt involvert i temporær behandling av minneinformasjon. Gitt atferdsmessige resultater og høyt nivå av AR-uttrykk i denne minne-relaterte strukturen, bestemte forfatterne å undersøke om AR-sletning var i stand til å endre hjernens plastisitet. Ved hjelp av elektrofysiologiske teknikker fant Picot og kollegaer at hippokampen av neurale AR-ablaterte mus var mindre "plast"Som en signifikant reduksjon i langsiktig potensiering (LTP) ble detektert (Figur 2). LTP er kjent for å være det cellulære og molekylære substratet for læring og minnefunksjoner (Lynch, 2004). Selv om en direkte sammenheng mellom atferd og LTP på en eller annen måte mangler, er det fristende å forestille seg at hjerne AR kan være avgjørende for neuronal funksjon. Faktisk, i samsvar med LTP-eksperimentene, observerte forfatterne at AR-mutante mus viste redusert basal synaptisk overføring, selv om ingen modifikasjon av de ionotrope glutamatreseptorene, AMPA og NMDA, ble påvist. “Tap eller nedregulering av nevrale AR kan da være skadelig for funksjoner og atferd implementert av bestemte hjernegrupper", Foreslo forfatterne.
Figur 2. Genetisk fravær av AR endrer langsiktig potensiering (LTP) i hippocampus.
Fremtidige funn
Denne studien representerer et viktig skritt videre i forståelsen av ikke-seksuelle funksjoner av kjønnshormoner. “Det er veldig sannsynlig"Sier Dr. Sakina Mhaouty-Kodja,"at androgenhormoner kan spille en nøkkelrolle også i kvinnelige hjerner, og et nåværende prosjekt i laboratoriet undersøker dette aspektet”. Faktisk, selv om det er forskjeller i hormoninnholdet, uttrykker både menn og kvinner ekseptorer for androgener (AR) og østrogener (ER), noe som tyder på at hjernen vår er faktisk mer kompleks enn vi trodde. Mange interessante spørsmål stammer fra dette og andre studier. Kan vi da snakke om en seksuell hjerne? Er mannlige og kvinnelige hjerner så ekstremt forskjellige som vi tror, eller tvert imot, overraskende lik? Dette er et ekstremt spennende og ekspanderende forskningsfelt som vil føre til viktige funn, som vil forandre måten vi forstår hjernen på.
Referanser
- McCarthy MM, Arnold AP, Ball GF, Blaustein JD, De Vries GJ (2012). Kjønnsforskjeller i hjernen: den ikke så upraktiske sannheten. J Neurosci 32: 2241-2247
- Janowsky JS (2006). Tenker med gonadene dine: testosteron og kognisjon. Trender Cogn Sci. 10: 77-82
- PicotM, Billard JM, Dombret C, Albac C, Karameh N, Daumas S, Hardin-Pouzet H, Mhaouty-Kodja S (2016). Neural Androgen Receptor Deletion svekker den tidsmessige behandlingen av objekter og Hippocampal CA1-avhengige mekanismer. PLoS One. 5. februar; 11 (2): e0148328
- Galea LAM, Uban KA, Epp JR, Brummelte S, Barha CK, Wilson WL, et al. (2008). Endokrin regulering av kognisjon og neuroplasticitet: vår hensikt å avdekke det komplekse samspillet mellom hormoner, hjernen og oppførsel. Kan J Exp Psychol Rev kan Psychol Expérimentale. 62: 247-260
- Lynch MA (2004). Langsiktig forsterkning og minne. Physiol Rev. Jan; 84 (1): 87-136
Takk til
Forfatteren er takknemlig for Teresita Cruz for hjelp.
Eventuelle synspunkter som er uttrykt er forfatterens, og reflekterer ikke nødvendigvis de av PLOS. Denne artikkelen er ikke ment å oppmuntre for mye alkoholforbruk.
Giuseppe Gangarossa fikk sin doktorgrad i biomedisinsk vitenskap, spesialitet i nevrovitenskap, fra University of Bologna. Han har vært besøkende ved Karolinska Institutet (Sotckholm, Sverige) og Inserm (Montpellier, Frankrike) og er for tiden postdoktor ved Collège de France (Paris, Frankrike). Hans hovedforskningstema er dopaminrelaterte hjernesykdommer. Du kan følge ham på twitter @PeppeGanga