Wysłany lutego 22, 2016 przez Giuseppe Gangarossa in Podstawowa neuronauka, Endokrynologia, Pamięć i nauka, Hormony płciowe
Kiedy myślimy o hormonach płciowych, zwłaszcza estrogenach i androgenach, zwykle kojarzymy je z seksem, płcią i rozwojem ciała. Podobnie jak wszystkie hormony, są posłańcami chemicznymi, substancjami wytwarzanymi w jednej części ciała, które mówią innym częściom, co mają robić. Jednak często mamy tendencję do zapominania o ogromnym wpływie tych hormonów steroidowych na funkcje mózgu. Na podstawie badań na zwierzętach stało się jasne, że podczas wczesnego rozwoju ekspozycja mózgu na testosteron i estradiol, hormony obecne zarówno u mężczyzn, jak i kobiet, prowadzi do nieodwracalnych zmian w układzie nerwowym (McCarthy i in., 2012). Rosnąca i bardzo atrakcyjna baza naukowa sugeruje, że hormony płciowe odgrywają neuromodulującą rolę w funkcji poznawczych mózgu (Janowsky, 2006). Co więcej, dysfunkcje testosteronu (hipogonadyzm, kastracja chemiczna itp.) Okazały się związane z wadami pamięci. Jednak pomimo tych postępów wciąż pozostaje zagadką, w jaki sposób hormony płciowe wpływają na mózg.
W ciekawym artykule opublikowanym w PLoS ONE, Picot i koledzy próbowali wypełnić jeden element układanki. Badali neurobiologiczny wpływ ablacji mózgowego receptora androgenowego (AR) na plastyczność hipokampa i zdolności poznawcze u samców gryzoni (Picot i in., 2016). Chociaż w kilku raportach podkreślono już związek między hormonami płciowymi a funkcjami poznawczymi (Galea i in., 2008; Janowsky, 2006), należy zrobić znacznie więcej, aby w pełni wyjaśnić „nieseksualne” funkcje androgenów.
Receptory androgenowe, testosteron i funkcja mózgu
W ośrodkowym układzie nerwowym testosteron wiąże się z AR zlokalizowanym w cytoplazmie komórkowej. Po związaniu i aktywacji receptora AR może przemieszczać się do jądra, gdzie może działać jako czynnik transkrypcyjny wiążący DNA, regulując w ten sposób transkrypcję genu. Kiedy patrzymy na wzorce ekspresji AR w mózgu, okazuje się, że bardzo lokalizuje się on w korze mózgowej i hipokampie, które są regionami związanymi z wysokimi funkcjami poznawczymi, takimi jak pamięć, uczenie się, motywacja i uwaga.
Używając linii myszy pozbawionej ekspresji AR, szczególnie w układzie nerwowym, autorzy zaobserwowali spadek netto w czasowym przetwarzaniu informacji o pamięci. Ten typ pamięci reprezentuje zdolność zapamiętywania kolejności, w jakiej podmiot lub zdarzenia były doświadczane przez podmiot. Myszy neuronowe z usuniętym AR nie były w stanie rozróżnić dwóch odrębnych czasowo obiektów w zadaniu klasyfikacji czasowej, w którym gryzonie typu dzikiego były w stanie rozróżnić obiekty wizualne, które były prezentowane w określonej kolejności czasowej (pierwszy w porównaniu z najnowszym widzianym obiektem) (Rysunek 1). Przetwarzanie czasowe i rozpoznawanie to dwa kluczowe elementy pamięci epizodycznej. Jako takie, w celu rozróżnienia, czy zaobserwowany deficyt może być spowodowany upośledzeniem pierwszego lub drugiego procesu, autorzy wykonali zadanie przetwarzania w czasie, test pamięci rozpoznawania obiektów, w którym myszy muszą rozróżniać znajomy od nieznany przedmiot. Co ciekawe, zmutowane myszy były w stanie dokonać dyskryminacji, co sugeruje, że przetwarzanie rozpoznawania jest nienaruszone po usunięciu genetycznym AR (Rysunek 1). Podsumowując, ten zestaw danych wskazuje, że androgeny mogą wpływać na przetwarzanie czasowego porządku pamięci epizodycznej, funkcji silnie upośledzonej w chorobie Alzheimera. Jednak, "należy zbadać, czy deficyt ten może być spowodowany wadliwą konsolidacją, czy też upośledzonym odzyskiwaniem pamięci”, Mówi dr Sakina Mhaouty-Kodja, starszy autor badania i kierownik zespołu.
Rysunek 1. Myszy pozbawione receptora androgenowego wykazują upośledzenie w zadaniu pamięci porządku czasowego (a, c), ale normalne rozpoznawanie nowości (b, d).
Receptory androgenowe i plastyczność mózgu
Hipokamp jest silnie zaangażowany w czasowe przetwarzanie informacji w pamięci. Biorąc pod uwagę wyniki behawioralne i wysoki poziom ekspresji AR w tej strukturze związanej z pamięcią, autorzy postanowili zbadać, czy usunięcie AR może zmienić plastyczność mózgu. Stosując techniki elektrofizjologiczne, Picot i współpracownicy odkryli, że hipokampy neuronalnych myszy z ablacją AR były mniej „Plastikowy”, Ponieważ wykryto znaczące zmniejszenie długoterminowego wzmocnienia (LTP) (Rysunek 2). Wiadomo, że LTP jest komórkowym i molekularnym substratem funkcji uczenia się i pamięci (Lynch, 2004). Chociaż w jakiś sposób brakuje bezpośredniego związku między zachowaniem a LTP, kuszące jest wyobrażenie sobie, że mózgowy AR może mieć kluczowe znaczenie dla funkcjonowania neuronów. W rzeczywistości, zgodnie z eksperymentami LTP, autorzy zaobserwowali, że myszy z mutacją AR wykazywały zmniejszoną podstawową transmisję synaptyczną, chociaż nie wykryto żadnej modyfikacji jonotropowych receptorów glutaminianu, AMPA i NMDA. „Utrata lub zmniejszenie neuronowego AR może następnie być szkodliwe dla funkcji i zachowań realizowanych przez określone regiony mózgu”, Zasugerowali autorzy.
Rysunek 2. Brak genetyczny AR zmienia długoterminowe wzmocnienie (LTP) w hipokampie.
Przyszłe odkrycia
Badanie to stanowi ważny krok naprzód w zrozumieniu pozapłciowych funkcji hormonów płciowych. „To bardzo prawdopodobne”, Mówi dr Sakina Mhaouty-Kodja,„że hormony androgenowe mogą odgrywać kluczową rolę również w żeńskim mózgu, a obecny projekt w laboratorium bada ten aspekt”. W rzeczywistości, pomimo różnic w zawartości hormonów, zarówno mężczyźni, jak i kobiety wyrażają receptory dla androgenów (AR) i estrogenów (ER), co sugeruje, że nasz mózg jest rzeczywiście bardziej złożony, niż nam się wydawało. Wiele interesujących pytań wynika z tego i innych badań. Czy możemy zatem porozmawiać o mózgu seksualnym? Czy mózgi mężczyzn i kobiet są tak różne, jak uważamy, czy wręcz przeciwnie, zaskakująco podobne? To niezwykle ekscytujące i rozwijające się pole badań, które doprowadzi do ważnych odkryć, które zmienią sposób, w jaki rozumiemy mózg.
Referencje
- McCarthy MM, Arnold AP, Ball GF, Blaustein JD, De Vries GJ (2012). Różnice płci w mózgu: prawda niezbyt niewygodna. J Neurosci 32: 2241–2247
- Janowsky JS (2006). Myślenie za pomocą gonad: testosteron i funkcje poznawcze. Trendy Cogn Sci. 10: 77 – 82
- PicotM, Billard JM, Dombret C, Albac C, Karameh N, Daumas S, Hardin-Pouzet H, Mhaouty-Kodja S (2016). Delecja neuronowego receptora androgenowego upośledza czasowe przetwarzanie obiektów i mechanizmy zależne od hipokampu CA1. PLoS One. 5 lutego; 11 (2): e0148328
- Galea LAM, Uban KA, Epp JR, Brummelte S, Barha CK, Wilson WL i in. (2008). Endokrynna regulacja poznania i neuroplastyczności: nasze dążenie do ujawnienia złożonej interakcji między hormonami, mózgiem i zachowaniem. Can J Exp Psychol Rev Can Psychol Expérimentale. 62: 247 – 260
- Lynch MA (2004). Długotrwałe wzmocnienie i pamięć. Physiol Rev. Jan; 84 (1): 87-136
Podziękowania
Autor jest wdzięczny Teresicie Cruz za pomoc.
Wszelkie wyrażone poglądy są poglądami autora i niekoniecznie odzwierciedlają poglądy PLOS. Ten artykuł nie ma na celu zachęcania do nadmiernego spożywania alkoholu.
Giuseppe Gangarossa uzyskał stopień doktora nauk biomedycznych, specjalność neuronauka, na Uniwersytecie w Bolonii. Był gościem w Karolinska Institutet (Sotckholm, Szwecja) i Inserm (Montpellier, Francja), a obecnie jest postdoc w Collège de France (Paryż, Francja). Jego głównym tematem badawczym są zaburzenia mózgu związane z dopaminą. Możesz śledzić go na Twitterze @PeppeGanga
;
