Publicerad februari 22, 2016 av Giuseppe Gangarossa in Grundläggande neurovetenskap, Endokrinologi, Minne och lärande, Sexhormoner
När vi tänker på könshormoner, särskilt östrogener och androgener, förenar vi vanligtvis dem med kön, kön och kroppsutveckling. Liksom alla hormoner är de kemiska budbärare, ämnen som produceras i en del av kroppen som fortsätter att berätta för andra delar vad de ska göra. Emellertid har vi ofta en tendens att glömma den enorma inverkan som dessa steroidhormoner har på hjärnfunktionerna. Från djurstudier har det blivit klart att under tidig utveckling leder hjärnans exponering till testosteron och östradiol, hormoner som finns hos både män och kvinnor, till irreversibla förändringar i nervsystemet (McCarthy et al., 2012). En växande och mycket tilltalande vetenskapslokal tyder på att könshormoner spelar en neuromodulatorisk roll i kognitiv hjärnfunktion (Janowsky, 2006). Dessutom har testosterondysfunktioner (hypogonadism, kemisk kastration, etc.) visat sig vara förknippade med minnesdefekter. Men trots dessa framsteg är det fortfarande en gåta om hur sexhormoner påverkar hjärnan.
I ett intressant papper publicerat i PLoS ONE, Picot och kollegor försökte fylla i en bit av pusslet. De undersökte de neurobiologiska effekterna av cerebral androgenreceptor (AR) -ablation på hippocampal plasticitet och kognitiv prestanda hos manliga gnagare (Picot et al., 2016). Även om flera rapporter redan har markerat en länk mellan könshormoner och kognitiv funktion (Galea et al., 2008, Janowsky, 2006), måste mycket mer göras för att fullständigt förklara "androgenernas" icke-sexuella funktioner.
Androgenreceptorer, testosteron och hjärnfunktion
I centrala nervsystemet binder testosteron till AR som är lokaliserad i cellcytoplasman. Vid bindning och receptoraktivering kan AR translokera in i kärnan där den kan fungera som en DNA-bindande transkriptionsfaktor, vilket således reglerar gentranskription. När vi tittar på AR-uttrycksmönstret i hjärnan finner vi att den lokaliseras mycket i hjärnbarken och i hippocampus, vilka är regioner som hör samman med högkognitiva funktioner som minne, inlärning, motivation och uppmärksamhet.
Genom att använda en muslinje som saknar AR-uttryck specifikt i nervsystemet såg författarna en netto nedgång i den tidsmässiga behandlingen av minnesinformation. Denna typ av minne representerar möjligheten att komma ihåg den ordning i vilken föremål eller händelser har upplevts av ett ämne. Neurala AR-borttagna möss kunde inte skilja mellan två temporärt åtskilda föremål i en temporär klassificeringsuppgift där vildtypsgnavar kunde skilja mellan visuella objekt som presenterades i en specifik temporal ordning (det första mot det senaste objektet sett) (Figur 1). Temporal och recognition process är två kritiska komponenter i episodiskt minne. Som sådan, för att dissociera om det observerade underskottet kan bero på försämring i den tidigare eller den senare processen, utförde författarna en icke-temporär bearbetningsuppgift, ett objektigenkänningsminne-test, i vilket möss måste diskriminera mellan en välbekant och ett okänt objekt. Intressant var att mutanta möss kunde göra diskrimineringen, vilket föreslår att erkännandebehandling är intakt efter AR-genetisk deletion (Figur 1). Sammantaget indikerar denna uppsättning data att androgener kan påverka behandlingen av den tidsmässiga ordningen av episodiskt minne, en funktion som är kraftigt försämrad vid Alzheimers sjukdom. Dock, "huruvida detta underskott kan orsakas av en felaktig konsolidering eller genom en försämrad minneshämtning måste undersökas", Säger doktor Sakina Mhaouty-Kodja, senior författare till studien och gruppledare.
Figur 1. Androgenreceptor-knock-out-möss uppvisar försämringar i en temporal orderminnesuppgift (a, c) men normalt nyskapande erkännande (b, d).
Androgenreceptorer och hjärn plasticitet
Hippocampus är starkt implicerad i den tidsmässiga behandlingen av minnesinformation. Med tanke på beteenderesultaten och den höga nivån av AR-uttryck i denna minnesrelaterade struktur bestämde författarna att undersöka huruvida AR-borttagning kunde förändra hjärn plasticitet. Med hjälp av elektrofysiologiska tekniker fann Picot och kollegor att hippocampan av neurala AR-ablerade möss var mindre "plast"Som en signifikant minskning av långsiktig potentiering (LTP) detekterades (Figur 2). LTP är känt för att vara det cellulära och molekylära substratet för inlärnings- och minnesfunktioner (Lynch, 2004). Även om en direkt koppling mellan beteende och LTP på något sätt saknas är det frestande att föreställa sig att cerebral AR kan vara avgörande för neuronal funktion. I själva verket, i överensstämmelse med LTP-experimenten, observerade författarna att AR-mutanta möss visade reducerad basal synaptisk transmission, även om ingen modifiering av de jonotropa glutamatreceptorerna, AMPA och NMDA, detekterades. “Förlusten eller nedreglering av neural AR kan då vara skadlig för funktioner och beteenden som genomförs av specifika hjärnområden"Föreslog författarna.
Figur 2. Genetisk frånvaro av AR förändrar långsiktig potentiering (LTP) i hippocampus.
Framtida upptäckter
Denna studie utgör ett viktigt steg framåt i förståelsen av sexuella funktioner hos könshormoner. ”Det är mycket troligt", Säger doktor Sakina Mhaouty-Kodja,"att androgenhormoner kan spela en nyckelroll även i honhjärnan och ett pågående projekt i labbet undersöker denna aspekt”. Faktum är att även med skillnader i hormoninnehåll uttrycker både män och kvinnor receptorer för androgener (AR) och östrogener (ER), vilket tyder på att vår hjärna verkligen är mer komplex än vi trodde. Många intressanta frågor härrör från detta och andra studier. Kan vi då prata om en sexuell hjärna? Är manliga och kvinnliga hjärnor så oerhört olika som vi tror, eller tvärtom förvånansvärt lika? Detta är ett extremt spännande och expanderande forskningsfält som leder till viktiga upptäckter, vilket kommer att förändra hur vi förstår hjärnan.
Referensprojekt
- McCarthy MM, Arnold AP, Ball GF, Blaustein JD, De Vries GJ (2012). Sexskillnader i hjärnan: den inte så obekväma sanningen. J Neurosci 32: 2241-2247
- Janowsky JS (2006). Tänk på dina gonader: testosteron och kognition. 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 androgenreceptor-radering försämrar den temporala bearbetningen av föremål och Hippocampus CA1-beroende mekanismer. PLoS One. 5 feb; 11 (2): e0148328
- Galea LAM, Uban KA, Epp JR, Brummelte S, Barha CK, Wilson WL, et al. (2008). Endokrin reglering av kognition och neuroplasticitet: Vår strävan att avslöja den komplexa interaktionen mellan hormoner, hjärnan och beteendet. Kan J Exp Psychol Rev kan Psychol Expérimentale. 62: 247-260
- Lynch MA (2004). Långtidsförstärkning och minne. Physiol Rev. Jan; 84 (1): 87-136
Tack
Författaren är tacksam för Teresita Cruz för hjälp.
Några synpunkter som uttrycks är författarens, och återspeglar inte nödvändigtvis de av PLOS. Denna artikel är inte avsedd att uppmuntra för hög alkoholkonsumtion.
Giuseppe Gangarossa tog sin doktorsexamen i biomedicinsk vetenskap, special neurovetenskap, från universitetet i Bologna. Han har varit gästkarl vid Karolinska Institutet (Sotckholm, Sverige) och Inserm (Montpellier, Frankrike) och är för närvarande postdoktor vid Collège de France (Paris, Frankrike). Hans huvudsakliga forskningsämne är dopaminrelaterade hjärnstörningar. Du kan följa honom på Twitter @PeppeGanga
;
