A kiméra egerek nyomokat tárnak fel a Brain’ órájának „ketyegéséről”

A kiméra egerek nyomokat tárnak fel a Brain’ órájának „ketyegéséről”
A kiméra egerek nyomokat tárnak fel a Brain’ órájának „ketyegéséről”
Anonim

2001. április 6. – Az olyan egerek tanulmányozásával, amelyek agya normális és a normálisnál hosszabb cirkadián ritmust produkáló neuronokat tartalmaz, a kutatók kezdik megérteni, hogyan szinkronizálják az idegsejtek rezgési viselkedését a test 24 órás működésének szabályozása érdekében., belső óra.

A kísérletek egy új kutatási irány kezdetét jelentik a tudósok szerint, amely a belső óragépezetet előállító gének felfedezésén túlmenően annak feltárásáig tart, hogy az agysejtek hogyan hatnak egymásra a koherens cirkadián ritmus létrehozása érdekében.

A tudósok azt is állítják, hogy a genetikai kompozit vagy "kiméra" egerek előállításának technikája ígéretes módszert kínál annak tanulmányozására, hogy az agy különböző régióiban a sejtek hogyan működnek együtt meghatározott viselkedések kialakítása érdekében.

A legtöbb biológiai óra 24 órás, cirkadián (latinul "körülbelül egy nap") ciklusban működik, amely olyan funkciókat szabályoz, mint az alvás és az ébrenlét, a pihenés és az aktivitás, a folyadékegyensúly, a testhőmérséklet, a perctérfogat, az oxigénfogyasztás és endokrin mirigyek szekréciója. Emlősökben a cirkadián óra fő komponensei az agy suprachiasmaticus magjában (SCN) található sejtekben találhatók. Ezekben a sejtekben az óra molekuláris komponensei naponta „visszatekernek” a fény és más ingerek hatására.

A Cell folyóirat 2001. április 6-i számában megjelent cikkben a Howard Hughes Orvosi Intézet kutatója, Joseph S. Takahashi és Sharon Low-Zeddies, mindketten a Northwestern Egyetemen arról számoltak be, hogy több mint 200 különálló anyagot hoztak létre. kiméra egerek, amelyek szuprachiasmatikus sejtmagjaiban a normális és a mutáns cirkadián neuronok aránya eltérő.

Az egereket genetikailag módosították a kiméra egerek előállítására szolgáló standard technikával. A kutatók vad típusú egerekből származó nyolcsejtes embriókat kombináltak olyan embriók sejtjeivel, amelyek mutáns Clock gént tartalmaztak, ami a cirkadián ritmus elvesztését és 27-29 órás periódushosszt okoz homozigóta állatokban (a mutáns két másolatával rendelkező egerekben). gén).

Ezek az aggregált embriók általában spontán módon egyetlen embriót alkotnak, amelyet aztán be lehet ültetni egy helyettesítő egérbe, amely kiméra egeret hozna világra. Mivel a vad típusú egerek albínók, a mutáns egerek pedig pigmentáltak, a tudósok meg tudták határozni, hogy mely állatok voltak kimérák a tarka szőrzet színe és a szem pigmentációja alapján. Ezenkívül a Clock-mutáns sejtek egy jellegzetes festék genetikai markerét hordozták, így a tudósok az állatok agyának vizsgálatakor meg tudták különböztetni a Clock sejteket a vad típusú sejtektől.

A tudósok a kiméra állatok cirkadián viselkedését mérték a ketrecükben eltöltött kerekekkel töltött idő standard elemzésével."A patkányokkal és egerekkel végzett korábbi kutatások egyik fontos ténye az volt, hogy az egyes SCN neuronok képesek saját cirkadián oszcillációkat generálni in vitro" - mondta Takahashi. "Ezek a kísérletek azért voltak fontosak, mert kimutatták, hogy az emlősök cirkadián oszcillátora sejtautonóm vagy sejten belüli az SCN neuronokhoz."

Takahashi szerint a korábbi tanulmányokból tanult másik fontos pont az volt, hogy az óramutáció csökkentette az egyes neuronok amplitúdóját és meghosszabbította a cirkadián ritmusát in vitro. Végül megjegyezte, a kutatók azt találták, hogy azok a patkányok és hörcsögök, amelyekben az SCN sérült, elvesztették a cirkadián ritmust. Az SCN szövet transzplantációja helyreállította a cirkadián ritmust az állatokban.

Ezek a korábbi kísérletek azt sugallták, hogy a kiméra Clock egerek tanulmányozása új betekintést nyújthat abba, hogy az SCN-sejtek hogyan működnek együtt az állatok cirkadián ritmusának létrehozásában, mondta Takahashi. A kimérák tanulmányozása jelentős előnnyel járna a szövettranszplantált állatok tanulmányozásával szemben, mivel az SCN szerkezete érintetlen maradna.

Low-Zeddies és Takahashi olyan kiméra egerek cirkadián aktivitását mérték és elemezték, amelyek SCN-je a többnyire Clock-mutáns sejtektől a többnyire vad típusú sejtekig terjedt. Vizsgálataik kimutatták, hogy viselkedésük szerint a kiméra egerek körülbelül egyharmada normális vad típusú állatnak, egyharmada homozigóta mutánsnak és egyharmada közbenső állatnak tűnt.

"Ez arra ut alt, hogy az állatok viselkedésének uralásához az SCN-nek túlnyomórészt egy sejttípusból kellett állnia" - mondta Takahashi. "Ez nyilvánvalónak tűnhet, de kiderült, hogy ez nem volt megjósolható, mert a léziós kísérletek azt mutatták, hogy ha csak néhány sejt maradt az SCN-ben, akkor azok elegendőek a ritmusok létrehozásához" - mondta. "De egyértelműen megállapítottuk, hogy az SCN-nek egy sejttípus többségére van szüksége ahhoz, hogy uralja a viselkedést."

Takahashi szerint azonban az egyik legérdekesebb felfedezés az volt, hogy a köztes kiméra egerek némelyike ​​genetikailag mutáns állatokként viselkedett, amelyek heterozigóták voltak, vagyis minden sejtjük egy óramutáns gént és egy vad gént tartalmazott. -típusú gén.Mind a közepes kiméra állatok, mind a heterozigóta mutánsok közepes 25 órás cirkadián ritmust mutattak.

"Ez az eredmény határozottan azt támasztja alá, hogy a sejt-sejt kölcsönhatásoknak és ezen periódusok integrációjának meg kell történnie ezekben az egerekben, mondta Takahashi. "És mivel az ilyen kimérákban a periódusok koherensek és stabilak, az egyetlen módja annak, hogy ezt megkapjuk, ha az összes szinkronizálandó cellát."

A kiméra állatok Low-Zeddies és Takahashi által végzett összehasonlító elemzései feltárták, hogy a cirkadián oszcilláció periódusa és az állat aktivitásának amplitúdója nem mindig változott együtt. Ezzel szemben a Clock-mutáns állatokban a cirkadián periódus meghosszabbodását mindig a mutáns állat aktivitásának amplitúdójának csökkenésével járja.

„Nem hisszük, hogy bárki is úgy találta volna, hogy az időszak és az amplitúdó egymástól függetlenül változhat” – mondta Takahashi. "Az ilyen leletek olyan összetettek és aprólékosak, hogy nem jöhettek volna létre ilyen nagy számú és sokféle állat nélkül."

További vizsgálatokra lesz szükség annak megértéséhez, hogy az SCN neuronok hogyan koordinálják a cirkadián ritmust – mondta Takahashi. Ugyanakkor elmondta, hogy ez az új stratégia fontos jövőbeli irányt jelent a cirkadián ritmusok fiziológiai szerveződésének megértésében.

"Az elmúlt négy évben a területet elmerítette a génfelfedezés és a cirkadián óra molekuláris mechanizmusának leírása emlősökben, legyekben és más szervezetekben" - mondta. "Természetesen a gének fontosak, de ahhoz, hogy megértsük az állat viselkedését, meg kell értenünk, hogy a sejtek hogyan hatnak egymásra az agyban, hogy koherens cirkadián viselkedést hozzanak létre." Végül Takahashi hangsúlyozta, a kimérakísérletek új szerepet mutatnak be az ilyen állatokkal végzett vizsgálatokban.

"A kiméraelemzést hagyományosan az egérbiológia fejlődési kérdéseire alkalmazzák" - mondta. "Ez a tanulmány azonban azt mutatja, hogy arra is alkalmazható, hogy tanulmányozzák, hogyan szabályozza az agy szerkezete a viselkedést, amelyet hagyományosan túl bonyolult mechanizmusnak tartottak ahhoz, hogy ilyen módon tanulmányozzák."

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei