Chemischer Rezeptorschlüssel zur fötalen Entwicklung; Mögliche Verbindung zu SIDS, Frühchenproblemen

Chemischer Rezeptorschlüssel zur fötalen Entwicklung; Mögliche Verbindung zu SIDS, Frühchenproblemen
Chemischer Rezeptorschlüssel zur fötalen Entwicklung; Mögliche Verbindung zu SIDS, Frühchenproblemen
Anonim

Ein bekannter chemischer Rezeptor im Gehirn, der mit Lernen und Gedächtnis in Verbindung steht, spielt wahrscheinlich auch eine Schlüsselrolle bei der fötalen Entwicklung des Atmungssystems, werden MIT-Forscher und Kollegen im Journal of Neuroscience vom 1. Mai berichten.

Die Arbeit weist darauf hin, dass "es für schwangere Frauen ratsam wäre, eine längere Exposition gegenüber Substanzen zu vermeiden, die die Aktivität dieses Rezeptors beeinflussen", sagte Dr. Chi-Sang Poon, leitender Forschungswissenschaftler in der Harvard-MIT-Abteilung of He alth Sciences and Technology (HST) und Erstautor der Arbeit.Zu diesen Substanzen gehören Alkohol, PCP (Engelsstaub) und einige gängige Anästhetika und Analgetika wie Ketamin.

Mutante Mäuse, denen der Rezeptor fehlt, "konnten nicht gut atmen oder saugen", sagte Dr. Poon, der feststellte, dass diese Symptome bei Frühgeborenen häufig vorkommen und Risikofaktoren für den plötzlichen Kindstod darstellen. "Unsere Studie weist auf einen möglichen Zusammenhang zwischen abnormaler Rezeptoraktivität und Problemen bei Neugeborenen hin", sagte er, obwohl er betonte, dass weitere Studien erforderlich seien, um dies zu klären. Dr. Poons Koautoren sind Zhongren Zhou, ein ehemaliger Postdoktorand des HST, und Jean Champagnat vom Centre National de la Recherche Scientifique in Frankreich.

Überraschungsfund

In einer Wendung, die die Forscher überraschte, stellten sie auch fest, dass ein Mangel an diesem Rezeptor zu einem hohen Maß an langfristiger synaptischer Depression (LTD) führte, einer Aktivität, die mit Lernen und Gedächtnis verbunden ist. Der Clou: Die erhöhte LTD wurde im Hirnstamm gefunden, einem Bereich des Gehirns, der normalerweise nicht mit solchen "höheren" Funktionen in Verbindung gebracht wird.

"Konventionelle Weisheit besagt, dass der Hirnstamm niedere Verh altensweisen wie die Atmung und andere lebenswichtige Funktionen koordiniert, während das Vorderhirn die Intelligenz verw altet", erklärte Dr. Poon. „Die Entdeckung von Aktivität im Zusammenhang mit Lernen im Hirnstamm unterstützt mein Argument, dass auch unter unserem Bewusstsein viel Intelligenz vor sich geht.“

Der N-Methyl-D-Aspartat (NMDA)-Rezeptor ist der Schlüssel zur Kommunikation eines chemischen Signals zwischen zwei Nervenzellen. Dieser Prozess, der zwischen vielen Zellen wiederholt wird, „ist die Art und Weise, wie ein Signal durch das Gehirn geleitet wird“, sagte Dr. Poon. Die Wirksamkeit der Übertragung zwischen Zellen kann sich im Laufe der Zeit ändern oder modifiziert werden. "Diese Plastizität wird allgemein als Grundlage für Lernen und Gedächtnis angesehen", sagte Dr. Poon. "Wenn die Änderung lange anhält, erinnern Sie sich!"

Weil er so sehr an diesem Prozess beteiligt ist, war der NMDA-Rezeptor für Wissenschaftler von Interesse, die Lernen und Gedächtnis untersuchen.Zu diesem Zweck hat der MIT-Biologieprofessor und Nobelpreisträger Susumu Tonegawa vor einigen Jahren mutierte Mäuse entwickelt, denen eine Schlüsseluntereinheit des NMDA-Rezeptors fehlt. "Die Idee war zu sehen, wie sich das Aussch alten des NMDA-Rezeptors auf zellulärer Ebene auf den Hippocampus auswirkt und dann, wie es das Lernen und Gedächtnis im gesamten Tier beeinflusst", sagte Dr. Poon.

Unerwarteter Fehler

Es gab einen unerwarteten Haken: Die Tiere starben kurz nach der Geburt. Professor Tonegawa und Kollegen lösten das Problem später, indem sie den NMDA-Knockout auf einen bestimmten Bereich des Gehirns und nicht auf das gesamte Organ beschränkten. „Aber mich hat immer genau interessiert, warum die ersten Tiere starben“, sagte Dr. Poon. Er und seine Kollegen untersuchten eine Vielzahl möglicher Todesursachen.

Letztendlich fanden sie die Antwort: Der Mangel an NMDA-Rezeptoren während der pränatalen Entwicklung führte zu tödlicher Atemnot. (Normale neugeborene Mäuse, die mit Medikamenten behandelt wurden, die die NMDA-Rezeptoraktivität blockieren, hatten keine Atemprobleme.)

"Dies ist der erste Hinweis darauf, dass die vorgeburtliche Entwicklung bestimmter Regionen im Gehirn, die Vitalfunktionen steuern, sehr stark von der NMDA-Rezeptoraktivität abhängt, und ein Mangel an NMDA-Rezeptoraktivität beim Fötus die Atmung des Neugeborenen nach der Geburt beeinträchtigen könnte, “, sagte Dr. Poon. Darüber hinaus zeigt der unerwartete Anstieg von LTD im Hirnstamm der mutierten Mäuse „, dass Lernen und Gedächtnis auf einer unterbewussten Ebene unsere Vitalfunktionen tiefgreifend beeinflussen könnten“, sagte Dr. Poon.

Die Arbeit wurde von den National Institutes of He alth, dem Office of Naval Research und dem Human Frontier Science Program unterstützt.

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