雌激素之间发现的链接,脑结构的变化,以及学习和记忆

科学家们发现了雌激素如何发起啮齿动物脑细胞的身体变化,导致学习和记忆增加—研究人员认为,研究人员的发现,说明激素的可能值,以增强女性的脑功能。他们的研究在3月15日发表的神经科学期刊上发表,描述了第一次在大脑中激活的分子事件链’当雌激素沐浴神经细胞时,初级记忆中心称为海马。

来自 洛克菲勒大学 :
雌激素之间发现的链接,脑结构的变化,以及学习和记忆

洛克菲勒大学的科学家们发现了雌激素如何发起啮齿动物脑细胞的物理变化,导致学习和记忆增加?研究人员认为,研究人员的发现,说明激素的可能值,以增强女性的脑功能。

他们的研究在3月15日发表的神经科学期刊上发表,描述了第一次在大脑中激活的分子事件链’当雌激素沐浴神经元(神经细胞)时,初级记忆中心称为海马。

研究细节这些神经细胞如何“grow in complexity”当暴露于雌激素时,在储存新存储器的大脑的一个区域中,增加神经细胞之间的连接,检索旧的记忆,甚至在空间中召回对象或事件的位置。

第二项研究,由Teresa Milner,Ph.D的威尔康尔康奈尔医学院科学家博士学领导的同一杂志,与洛克菲勒大学调查员合作,发现了动物组织实验中的结果。在测试管级和Milner组织研究中首次研究同时但独立进行,并用尽“blind controls”支持彼此。

“我们发现一种新颖的方式,其中雌激素影响海马中的神经元结构重塑,”洛克菲勒大学汉字和麦克斯·麦克斯,博士,博士,哈尔德和玛格丽特Milliken Hatchthantolatory的哈罗德教授和负责人。

“它表明,雌激素在加强正常学习和记忆功能的主要生物过程中发挥着毫无疑问的作用,” says McEwen.

“我们通过电子显微镜观察了亚细胞水平的神经元结构重塑,”Notes Milner是Weill Cornell神经生物学划分的神经科学教授。“我们能够可视化神经元实际树突刺的蛋白质分布的精确变化。”

来自以前的几项研究的结果已经混合了雌激素替代治疗止血剂在绝经后妇女中的脑功能。 Mcewen说,新的研究表明,某些形式的绝经后雌激素雌激素置换可能确实是有用的和神经保护。

“即使没有雌激素,海马仍有大量的突触连接,” McEwen says. “该研究表明,没有雌激素,那里的连接’T在存储和回顾某些类型的存储器中有效地工作,例如Word Lists,或记住空间中的东西,” he said. “希望可以制定雌激素模仿,以保护女性不仅仅是反对记忆力丧失,而且可以防止阿尔茨海默’S病,中风和其他脑病的后果。”

“雌激素如雌激素在血液中循环,是大脑中通信系统的主要部分,” McEwen concludes.

该研究解决了几个似乎无关的神经生物学象棋的几个神经生物学奥秘,Ccewen的博士后研究员博士教训’S实验室。它回答了为什么雌激素受体,激素刺激细胞的问题,位于神经元的外部到来?许多研究人员试图解释的观察结果?它揭示了蛋白质合成的功能作用,这些作用是远离突触附近的细胞体的差异。蛋白质合成被认为是在学习和记忆中很重要。

“这与两所学派一起结合在一起,” Akama says. “在这两个单独的调查路径中是众所周知的,但是这个实验连接了点,” he says.

在突触处的雌激素

在早期的啮齿动物研究中,米尔纳与Mcewen实验室一起证明了雌激素受体在海马CA1区的神经细胞边缘处发生,远离细胞’传统上发现大多数雌激素受体的核。在细胞的边缘处的这些受体在称为“dendritic spines”?将来自中枢神经系统中其他神经元的信号接收信号的细胞的一部分。

从神经细胞,多次称为树突分支的长触手,延伸到其他神经元。树突状分支点被小块或凸起的脊柱覆盖,这些脊柱通常是突触部位,通过化学消息的神经元之间的连接点。当刺被激活时,它们会生长或成熟,进入蘑菇帽,以便与下一个神经元建立连接。

Mcewen和许多其他科学家相信“plasticity,”或者在形成新的树突脊柱方面的突变常量重塑,编码促进学习和记忆所需的工艺。这些刺在老年的大脑中减少,在阿尔茨海默氏症中萎缩’疾病。此外,Mcewen还认为,新脊柱的形成可能是大脑保护自己免受创伤和中风等损伤的主要方式。可塑性还允许大脑对可能损失伤害的遗传技能?比如中风?通过替代神经系统途径重新加入重要功能。

以前的麦片和其他人的哺乳动物研究表明,低雌激素水平降低了动物’学习和记忆试验的性能,但雌激素治疗逆转了这种负面影响,从而提供了海马雌激素和活性之间的联系。人类研究还表明,妇女记住单词列表和其他实验任务的能力在正常的月度修饰循环期间变化,其特征在于雌激素的潮生物化和流动。

进一步的动物调查揭示了卵巢被除去的大鼠树枝状脊柱密度的显着降低,因此血液雌激素水平相对较低;然而,向动物施用雌激素增加它们的脊柱形成。 MCEWEN和他的同事们也发现突触密度和突触刺在动物期间波动’S的循环,响应雌激素而增加。

这项新的研究是第一个在精确的分子途径上发光,雌激素增加了“plasticity”神经元刺。在研究中,Mcewen和Akama探讨了雌激素受体如何影响树突刺的生长的问题。

“我们知道雌激素如何在细胞内统称’S细胞核,如何转读基因转录,产生蛋白质,然后将其运送到所需的位置,” says Akama. “但它是从神经元的突触末端的核心的长途,其中变化非常迅速,因此雌激素也发现了一种在神经细胞的边缘工作的方法。我们想了解如何。”

信使RNA挂出来

研究人员推出了脊柱数量的增加需要翻译或合成新的蛋白质,并且它们选择研究脊柱附近雌激素受体中发现的关键蛋白质,其具有未定义的新蛋白质合成的调控。

该蛋白质,突触后密度-95(PSD-95)是一种结构蛋白,研究人员认为在建立突触和保持可塑性方面发挥着关键作用。

“很多研究人员都研究了PSD-95,但没有众所周知,并不知道与雌激素发挥任何作用,” says Akama. “此外,没有人知道神经元如何调节PSD-95的生产。”

通过一系列试管实验,Akama和Mcewen能够描绘雌激素可以直接协调这种脊柱形成和突触的发育的分子机制。

他们发现,在神经元细胞系中,与其受体结合的雌激素导致一系列信号开关,导致PSD-95蛋白翻译。这些开关涉及一种称为AKT的酶的快速激活,其在信号传导途径中的常见中间体,其随后不禁止4E-BP1(真核引发因子-4E结合蛋白1)以允许新的蛋白质合成。

“PSD-95 mRNA在脊柱附近悬挂,并且没有被翻译,因为它有很大的抑制蛋白质复合物,” says Akama. “4E-BP1的磷酸化破坏该结合,当雌激素刺激该释放的4E-BP1时,迅速合成新的PSD-95蛋白。更多PSD-95蛋白在脊柱上立即翻译增加了脊柱成熟和突触形成。所有这些动作都会远离核,在树突中脱落,没有雌激素来回行驶到细胞核。

“除了在细胞核内引发的基因组机制之外,我们已经示出了另一种方式,即雌激素可以调节树突函数,并且这使我们希望能够通过这些信号途径开发选择性药剂。”

该研究由国家卫生研究院和Ares-Serono基金会的补助金提供资金。

由John D. Rockefeller成立于1901年,洛克菲勒大学是这个国家’第一个生物医学研究大学。今天它在生物医学科学,化学,生物信息学和物理学中进行了国际知名的研究和研究生教育。共有22位与大学相关的科学家获得了诺贝尔医学和生理学或化学奖,18名洛克菲勒科学家已收到Lasker奖,五名被命名为麦克阿瑟研究员,11人获得了国家科学勋章。目前三分之一的教师是国家科学院的选举人。



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