2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
A Howard Hughes Medical Institute kutatói felfedezték, hogy az egerek párzási viselkedéséhez nélkülözhetetlen feromonokat az orr, nem pedig a vomeronasalis rendszer ismeri fel, ahogyan azt a kutatók régóta gyanították.
Az új tanulmányok azt mutatják, hogy a fő szaglóhám, amelyről azt feltételezték, hogy leginkább a szaglásban van szerepet játszik, kritikus szerepet játszik a feromonok kimutatásában.
Howard Hughes Orvosi Intézet kutatója, Catherine Dulac és munkatársai, Hayan Yoon, a HHMI predoktori munkatársa és Lynn W. Az Enquist a Cell folyóiratban 2005. november 10-én azonnali korai publikációban tette közzé megállapításait. Yoon és Dulac a Harvard Egyetemen, Enquist pedig a Princeton Egyetemen tanul. Linda B. Buck, a HHMI kutatójának kapcsolódó tanulmányait ugyanabban a számban tették közzé.
A feromon kommunikációs rendszer, amely az emlősök széles körében megtalálható, magában foglalja az állatok által kibocsátott kémiai szaganyagok kimutatását. A feromonok olyan vegyi anyagok, amelyek szerepet játszanak a viselkedés megváltoztatásában vagy a hormontermelésben. A legtöbb biológia tankönyv szerint a feromonok kimutatása egy speciális struktúrában, az úgynevezett vomeronasalis szervben (VNO) történik. Bár a VNO az orrüregben található, a feromon szenzoros rendszer különbözik a szaglástól, csakúgy, mint az érintett kémiai receptorok. A feromon érzékszervi rendszerrel rendelkező állatokban – beleértve az egereket, kutyákat, macskákat és elefántokat – a rendszer szabályozza a genetikailag előre programozott párzási, társadalmi besorolási, anyai és területvédelmi viselkedési formákat.
Kísérleteik során Dulac és munkatársai arra törekedtek, hogy megállapítsák, hogy a fő szaglóhámban és a VNO-ban található szenzoros neuronok kapcsolatban állnak-e az agyban található neuronokkal, amelyek a luteinizáló hormon felszabadító hormont (LHRH) szintetizálják. Az LHRH szabályozza a pubertás kezdetét. Nőknél serkenti az ovulációt és szabályozza az ivarzási ciklust. Férfiaknál a hormon szabályozza az ivarmirigy működését, beleértve a spermatogenezist és a tesztoszterontermelést.
„Az egyik klasszikus dogma az, hogy az LHRH neuronok a vomeronasalis rendszertől kapnak bemeneteket. Például a reproduktív fiziológiáról szóló tankönyvek azt mondják, hogy a reproduktív viselkedés feromonális modulációja ezektől az összefüggésektől függ” – mondta Dulac. „Tanulmányaink azonban azt mutatják, hogy ez az elképzelés téves.”
A neuronok útvonalának felderítésére tervezett korábbi kísérletek olyan technikákat alkalmaztak, amelyek nagymértékben függtek azoktól a festékektől, amelyek nem tudták megjelölni bizonyos neuronpopulációkat. Ezek a kísérletek azt sugallták, hogy a vomeronasalis rendszer neuronjai közvetlenül kapcsolódnak az LHRH neuronokhoz, és így hordozzák a feromonális jelek LHRH felszabadulást moduláló hatását. De mivel a klasszikus nyomkövetési technikák nem tudták pontosan azonosítani a neuronális részhalmazok kapcsolatát, végül az LHRH-t termelő neuronok köré csoportosuló, meghatározatlan neuronpopulációk csoportjainak útvonalát követték nyomon, mondta Dulac.
A Cell-ben ismertetett kísérletekben Dulac és munkatársai egy pszeudorabies vírus genetikailag módosított változatát alkalmazták, amely egy nagyon specifikus nyomjelző, lehetővé téve a kutatók számára, hogy fluoreszcens fehérjemarkerrel jelöljék meg a neuronokat. Ez a technika egy feltételes megközelítésen alapult, amely csak akkor váltotta ki a pszeudorabies vírus replikációját, ha azt egy specifikus genetikai jel váltotta ki. A kutatók létrehoztak egy transzgenikus egeret is, amelyben az LHRH-t expresszáló neuronok szolgáltatták ezt a jelet, így a vírusnyomkövető nagyon specifikus lett.
„Tehát, valahányszor jelet láttunk a feltételes vírustól, tudtuk, hogy LHRH-t expresszáló neuronokkal látunk kapcsolatot, és semmi mást nem” – mondta Dulac. Kontrollként a kutatók a pszeudorabies vírus „nem feltételes” törzsét is használták, amely minden típusú neuront megfertőzött.
A kutatók azért választották a pszeudorabies vírust tanulmányaikhoz, mert bejuthat egy neuronba, és megfertőzheti magát az idegsejteket összekötő axonok hálózata mentén. A vírus a neuronok közötti szinapszisokat is átugorhatja, miközben egyik neuronról a másikra költözött. Ennek eredményeként a kutatók a pszeudorabies vírus segítségével részletes áttekintést kaphattak az összes egymáshoz kapcsolódó neuronról.
„Feltételes nyomkövetési vizsgálataink azt mutatták ki, hogy a fő szaglóhámból és az elsődleges szaglókomplexet alkotó struktúrákból származó LHRH neuronok jelentős mértékben kivetülnek” – mondta Dulac. „Soha nem gyanították ezt a nagy útvonalat. Ráadásul nagyon meglepődtünk, amikor rájöttünk, hogy nem tudunk semmilyen kapcsolatot azonosítani a vomeronasalis rendszerrel, ami arra késztetett bennünket, hogy megkíséreljük megerősíteni a kísérletet egerek széles körében” – mondta.
Kontrollként a kutatók egy külön kísérletsorozatot végeztek a pszeudorabies vírus egy nem feltételes törzsével. Ezek a vizsgálatok megerősítették, hogy a vírus képes megfertőzni a vomeronasalis rendszert alkotó összes sejtmagot.
Ezután a kutatók azt feltételezték, hogy képesnek kell lenni a szaglóneuronokat és az LHRH-termelő neuronokat összekötő anatómiai kör funkcionális korrelációinak azonosítására. Olyan mutáns egértörzsek szexuális viselkedését tanulmányozták, amelyekből hiányzott sem funkcionális szaglóhám, sem vomeronasalis szerv. Tanulmányozták azon normál egerek viselkedését is, amelyekben a szaglóhámot szelektíven elpusztította egy gyógyszer.
Azt találták, hogy azok a hím egerek, amelyeknek nem volt működő szaglóhámja, csekély érdeklődést mutattak a nőstények iránt, és jelentősen csökkent a nyomozási vagy emelkedési viselkedésük. Ezzel szemben a vomeronasalis szerv nélküli hím egerek képesek voltak párosodni. A kutatók azt is felfedezték, hogy a szaglóhiányos hím egerekben az LHRH neuronokat nem aktiválja jobban a nőstény vizelet – ami általában szexuális viselkedést vált ki –, mint a víz.
A jövőbeli tanulmányok célja a szaglórendszer és az LHRH neuronok közötti kapcsolatok további jellemzése számos agyi struktúrában, mondta Dulac. A kutatók azt is tervezik, hogy feltárják, hogyan működnek együtt a szagló és a vomeronasalis neuronok egerekben a szaporodási viselkedés szabályozása érdekében.
Dulac azt mondta, hogy az egereken végzett tanulmányaik következtetéseinek kiterjesztése az emberekre „teljesen spekulatív, de rendkívül érdekes. Számos megfigyelés történt az emberek viselkedéséről, amelyek arra utalnak, hogy reagálunk a feromonokra” – mondta. „Például köztudott, hogy a szűk helyen élő nők menstruációs ciklusa általában szinkronizált. De azt is hitték, hogy az embereknek működőképes vomeronasalis szervre van szükségük ahhoz, hogy érzékeljék a feromonokat – és nincs bizonyíték arra, hogy embernél ilyen szerv lenne.
„De most, hogy azonosítottunk egy szaglókört, amely szerepet játszik a rágcsálók szexuális viselkedésében, ehhez újra kell gondolnunk, hogyan észlelik az emlősök a feromonokat. Elég csábító az a feltételezés, hogy az emberekben is lehet ilyen áramkör” – mondta Dulac. „Újra kell gondolnunk a szaglás leegyszerűsített felosztását is, amelyben a fő szaglórendszer szabályozza a kognitív alapú viselkedést, a vomeronasális rendszer pedig a vezetékes, feromonok által kiváltott viselkedéseket."
