Können die Umwelt beeinflussen, wie das Rückenmark entwickelt spezielle Schaltung, oder ist das Verfahren hardwired, folgenden vorgeschriebenen genetischen Anweisungen eingeschaltet früh im embryo?
UC Davis Studie zum Vergleich der Effekte von kalten und warmen Temperaturen auf die Entwicklung der Frosch Eier in Larven gefunden, die Umwelt-Temperatur deutlich ändert, wie sich das Nervensystem entwickelt.
Die Studie, die online-23. Mai in der Zeitschrift Current Biology, gefunden Umgebungstemperatur aktiviert Temperatur-empfindliche Kanäle, die Beeinflussung der Genexpression und verändern die Entwicklung des Nervensystems. Die Forschung, durchgeführt, während bei Fröschen, hat parallels über Spezies, einschließlich des Menschen.
„Wir haben festgestellt, dass der Temperatur-sensitiven TRPM8-Kanal-Laufwerke Veränderungen in der Entwicklung von Nervensystem, so dass die Frösche sich an die Umgebung anpassen“, sagte Laura Borodinsky, professor der Physiologie und membranbiologie an der UC Davis School of Medicine und der Studie leitende Autor.
„Die Larven gewachsen kalten Temperaturen waren mehr Neuronen, die verantwortlich für die Bewegung-eine entscheidende Funktion, die bessere Ausrüstung des Jungen Fröschen zu entkommen Raubtiere und andere Gefahren“, sagte Sie. „Sie hatten auch größere Muskelmasse und eine stärkere swim Antwort als die Aufzucht bei wärmeren Temperaturen, wenn Sie getestet bei kalten Temperaturen.“
Temperatur wichtig für die Entwicklung des Nervensystems beim Menschen
Temperatur ist ein wichtiger Faktor in der Entwicklung des Nervensystems beim Menschen. Neugeborene, insbesondere Frühgeborene, die sich nicht entwickeln die Fähigkeit, die Körpertemperatur zu regulieren, bis ein paar Monate nach der Geburt oder sogar noch länger. Studien deuten auch darauf hin, dass Fieber während der Schwangerschaft kann Einfluss auf das sich entwickelnde Gehirn und das Nervensystem, erhöht das Risiko von Autismus-Spektrum-Störung und Schizophrenie.
Borodinsky glaubt, wenn die Temperatur sich ändert sind plötzliche und auftreten während der kritischen Perioden der Entwicklung-oder wenn die molekularen Mechanismen, die zur Anpassung an diese Veränderungen nicht arbeiten — Störungen im Nervensystem Entwicklung kann die Gesundheit auswirken.
Temperatur-Kanäle als eine Möglichkeit, die Umwelt zu Veränderungen der gen-expression
Temperatur-sensitive Kanäle gehören zu einer vielfältigen Familie von Ionen-Kanälen, TRP-Kanälen, die reagieren, um eine Vielzahl von Bedingungen. Während einige TRP-Kanäle sind Temperatur-sensoren, andere sind empfindlich auf Schmerz -, pH -, touch -, Licht-und sound. Diese zellulären Wege, die es Organismen erlauben, Sinn Temperatur sind gut konserviert in der evolution und über Arten.
Für die Studie, Kira A. Spencer, der erste Autor des Papiers und ein ehemaliger student im Aufbaustudium in der Neuroscience Graduate-Programm an der UC Davis, hob die befruchtete Frosch-Eier bei kalten oder warmen Temperaturen in der Petrischale. Auf das Larvenstadium, Maßen Sie die Reaktionen auf Licht berühren und schwimmen Sie Antworten, und die Anzahl der spinalen motorischen Neuronen. Sie beurteilten die Abhängigkeit der spontanen elektrischen Aktivität, die treibt viele Aspekte der neuronalen Differenzierung, der sich auf Temperatur, als auch die genetischen Faktoren, regulieren die Entwicklung von Rückenmark-Zellen und die Rolle der Kälte-Temperatur Kanal TRPM8.
„Wir haben festgestellt, dass die Kälte-Temperatur-sensitiven TRPM8-Kanal vermittelt die entwicklungsbedingten Veränderungen geben, die Frosch-Larven einen Vorteil und ermöglichen es Ihnen, um optimal zu funktionieren bei kalten Temperaturen,“ Spencer sagte.
„Unsere Ergebnisse stellen Einblick in, wie die Umwelt beeinflusst die Genexpression während der Entwicklung und auf eine viel versprechende Allee für die Untersuchung der Frage, wie Gene und Umwelt interagieren, einschließlich der Rolle, die andere TRP-Kanäle spielen im Nervensystem Entwicklung und Krankheit.“
Anderes studieren Autoren zählen Yesser Hadj Belgacem, Olesya Visina, Sangwoo Shim und Henry Gattung.
Die Forschung wurde unterstützt von der National Science Foundation (1120796), National Institute of Neurological Disorders and Stroke (RO1NS073055) und Shriners Hospital for Children (86500-NCA, 85220-NCA, 85300-NCA).