Dat hebben wetenschappers aangetoond milieu Stress kan de normale ontwikkeling beïnvloeden nerveus systeem bij wormen die de puberteit naderen
Wetenschappers hebben geprobeerd te begrijpen hoe onze genen (onze genetische samenstelling) verschillen milieu factoren vormen onze zenuwstelsel tijdens de vroege ontwikkeling als we opgroeien. Deze kennis kan ons begrip vergroten van verschillende neurologische aandoeningen die voornamelijk worden veroorzaakt wanneer normale neurale circuits in ons zenuwstelsel kapot gaan. In een studie gepubliceerd in Natuur en wandelen, wetenschappers van Columbia University hebben het zenuwstelsel van kleine transparante wormen bestudeerd (C.elegans) om inzicht te krijgen in hoe het vorm krijgt. Ze laten zien dat stress veroorzaakt door omgevingsfactoren een blijvend intens effect kan hebben op verbindingen die plaatsvinden in het zenuwstelsel dat nog in ontwikkeling is. In hun experiment lieten ze mannelijke wormen verhongeren vlak voordat de wormen seksuele rijping zouden ondergaan, met als doel hun puberteit te belemmeren. Blootstelling aan externe stress, met name verhongering, zelfs een paar dagen vóór seksuele rijping, beïnvloedde de bedradingspatronen van kritische neuronale circuits in wormen nerveus systeem waardoor normale veranderingen worden voorkomen. Het herbedradingsprogramma van hun zenuwstelsel werd feitelijk onderbroken. Zodra deze 'benadrukt'Mannen ondergingen de puberteit en werden volwassen, er bleven nog steeds onvolwassen circuits in hun zenuwstelsel achter, waardoor ze zich onvolwassen bleven gedragen. Hun onvolwassenheid werd beoordeeld door te observeren dat gestresste volwassen mannelijke wormen een hoge gevoeligheid vertoonden voor een giftige chemische stof genaamd SDS in vergelijking met normale volwassen mannetjes. De gestresste wormen brachten ook beperkte tijd door met andere hermafrodiete wormen en hadden problemen bij het paren.
Wetenschappers deed deze cruciale ontdekking toen sommige wormen per ongeluk wekenlang zonder toezicht werden achtergelaten en geen voedsel kregen. Dit leidde tot een pauze in de normale ontwikkeling van wormen en ze kwamen in een toestand terecht die 'dauer-staat' wordt genoemd. Deze toestand is als een tijdelijke stopzetting van de normale groei van een organisme. In het geval van wormen, wanneer onvolwassen wormen enige vorm van stress bespeuren, vindt er een tijdelijke pauze in hun normale groei plaats gedurende maanden en later, zodra de stress verdwenen is, wordt hun groei hervat. Dus nadat de stress van de honger voorbij was, keerden de wormen terug naar hun normale omgeving en groeiden ze uit tot volwassenen. Bij onderzoek van het zenuwstelsel van nu volwassen wormen werd gezien dat sommige onrijpe verbindingen in de staarten van mannelijke wormen achterbleven, die idealiter geëlimineerd (of gesnoeid) zouden zijn tijdens de seksuele rijping. Onderzoekers onderzochten verder en stelden vast dat de 'dauer-toestand' uitsluitend werd veroorzaakt door hongerstress en niet door enige andere vorm van stress. De stress leidde tot het opnieuw in kaart brengen van hun draaddiagrammen. De tegenovergestelde effecten van twee neurotransmitters – serotonine en octopamine – regelen het snoeien van circuits. De gestresste wormen hadden een grote hoeveelheid octopamine, wat vervolgens de productie van serotonine blokkeerde. Als serotonine tijdens stress aan onvolwassen mannen werd gegeven, vond normaal snoeien plaats en begonnen volwassenen een volwassen reactie op SDS te vertonen. In vergelijking met het feit dat octopamine aan onvolwassen mannetjes werd gegeven, verhinderde dit het snoeien van het circuit. Uit onderzoek blijkt dat stress waarschijnlijk een effect kan hebben op veranderingen in het zenuwstelsel vroeg er vindt een ontwikkeling plaats. De neurotransmitter serotonine wordt geassocieerd met de mentale toestand van depressie bij mensen.
Zou deze mogelijkheid dan ook voor mensen gelden? Het is niet eenvoudig bij mensen, omdat we een veel groter en gecompliceerder zenuwstelsel hebben in vergelijking met dieren. Desalniettemin zijn wormen een eenvoudig maar efficiënt modelorganismen om zenuwstelsels te bestuderen en te analyseren. Hoofdonderzoekers van deze studie zijn een project gestart met de naam ceNGEN, waarmee ze de genetische samenstelling en activiteit van elk neuron in het zenuwstelsel van de C. elegans-worm in kaart zullen brengen, wat zou helpen om de totstandkoming van het zenuwstelsel in meer detail te begrijpen en de mogelijke samenwerking tussen iemands genetische samenstelling en iemands ervaringen.
***
Bron (nen)
Bayer EA en Hobert O. 2018. Ervaringen uit het verleden vormen seksueel dimorfe neuronale bedrading door middel van monoaminerge signalering. Natuur en wandelen. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0452-0
***
