Velké mozky, chlapské hormony a paměť všeho druhu – „jednohubky“ z výzkumu 2024/43

Proč máš tak velký mozek, babi?

Oproti našim příbuzným primátům máme my lidé disproporčně větší mozek. Naše neurologické vylepšení ale nebylo zadarmo. Jak se lidské neurony vyrovnávají se zátěží nutnou pro udržení tohoto energetického Otesánka v chodu? Na to se zaměřili vědci z Kalifornské univerzity v San Francisku, kteří porovnali tisíce v laboratoři vypěstovaných dopaminových neuronů pocházejících z kmenových buněk od 8 lidí, 7 šimpanzů, 3 makaků a 1 orangutana.

Dopaminové neurony jsou pravými sportovci lidského mozku. Ačkoliv je náš prefrontální kortex asi 18× a striatum přibližně 7× větší než u ostatních primátů, mají tyto oblasti ve srovnání s našimi příbuznými jen asi 2× více dopaminových neuronů. Každý z těchto neuronů proto tvrdě pracuje, tvoří více než 2 miliony synapsí a je neustále aktivní.

Neurovědci analyzovali mozkové organoidy vypěstované z kmenových buněk, které po přibližně 30 dnech kultivace začaly produkovat dopamin, stejně jako je tomu během vývoje mozku. Zjistili, že lidské dopaminové neurony oproti ostatním primátům exprimovaly více genů, jež se podílejí na zvládání oxidativního stresu. Po vystavení organoidů prostředí vyvolávajícímu stres (vědci na ně aplikovali pesticid) zvýšily lidské neurony produkci mozkového neurotrofního faktoru (BDNF). U šimpanzích neuronů tato odpověď pozorována nebyla. BDNF je molekula, které se nedostává lidem s neurodegenerativními onemocněními, jako je například Parkinsonova choroba. Vědci proto plánují tento protektivní mechanismus dále zkoumat.^{1, 2}

Vysoká hladina testosteronu pro zvýšení sexuální touhy?

Běžně se předpokládá, že hladina testosteronu je u mužů spojena s úrovní sexuální touhy. Suplementace testosteronem se dokonce často doporučuje těm, kteří by rádi zvýšili své libido. Tým vědců z USA však v literatuře našel jen slabé a vzájemně si odporující průkazy korelace mezi hladinou testosteronu a úrovní sexuální touhy. Rozhodli se proto po dobu 1 měsíce každodenně sledovat hladinu tohoto hormonu ve vzorcích slin 41 zdravých mladých mužů (studentů univerzity v Santa Barbaře ve věku 18–26 let). Účastníci také vyplňovali údaje o své sexuální touze, snaze nalézt partnera/partnerku a interakcích s ní/m.

Po vyhodnocení dat z více než 1200 dotazníků výzkumníci nenalezli žádnou asociaci mezi hladinou testosteronu a sexuálním zájmem či aktivitou. Tato zjištění potvrzují předchozí výzkumy naznačující, že mužské libido vyžaduje pouze určitou základní prahovou hodnotu testosteronu a množství hormonu nad touto bazální hladinou již sexuální touhu dále neovlivňuje. Ukázalo se ovšem, že vyšší hladina testosteronu byla u mladých mužů spojena se zvýšeným úsilím věnovaným nalákání potenciální partnerky. Tento fakt je v souladu s výsledky studií u ostatních živočichů, u nichž je vyšší hladina testosteronu pozorována bezprostředně před namlouvacími rituály či jinými soutěžemi o přízeň samiček. Výzkumný tým však poznamenává, že tyto výsledky jsou pouze předběžné a vyžadují další zkoumání.^{3, 4}

Jak stres narušuje vzpomínky a vede ke zbytečné úzkosti

Už dlouho víme, že prožitý stres či trauma mohou vést k pozdějšímu strachu i v neškodných situacích. Generalizovaná úzkost je častá například u lidí, kteří trpí posttraumatickou stresovou poruchou (PTSD). Tým kanadských neurovědců se ve své studii zaměřil na to, zda stres narušuje formování tzv. engramů (propojených skupin neuronů, které se aktivují při tvorbě vzpomínek) v oblasti amygdaly, což je oblast související se stresovou odpovědí a emocemi.

Jednalo se o poměrně komplikovaný experiment s laboratorními myšmi, jež byly nejdříve uvedeny do stresového stavu injekcí hormonu kortikosteronu nebo půlhodinovým pobytem v malé trubičce. Myším byl následně přehráván půlminutový neutrální zvuk. Za nějakou dobu poté byly vystaveny stresující události (vysoký pištivý zvuk zakončený elektrickým výbojem do tlapky). Aby zjistili, jak myšky ukládají vzpomínky na tyto události, umístili je výzkumníci do nového prostředí a zahráli jim znovu oba zvuky. Myši, které předtím nebyly stresovány, většinou ztuhly při vysokém pištivém zvuku. Od počátku stresovaná zvířata ale vykazovala úzkostnou reakci jak při nepříjemném, tak při neutrálním zvuku, což naznačovalo, že nejsou schopna rozlišit bezpečnou situaci od nebezpečí.

Autoři studie využili řadu technik pro vizualizaci mozkové aktivity a zjistili, že v průběhu tvoření vzpomínky se u nestresovaných myší tvořily malé engramy v odpověď na nepříjemný zvuk a elektrický šok, jež se reaktivovaly při opakování nepříjemného zvuku. Naproti tomu u myší s navozenou stresovou odpovědí byly tvořené engramy větší a reaktivovaly se i při vystavení neutrálnímu zvuku. Stres narušoval aktivitu GABAergních inhibičních neuronů v oblasti amygdaly. Vědci nyní zkoumají, zda je možné vliv stresu na formování vzpomínek nějakým způsobem omezit.^{5, 6}

Proč je tak těžké udržet si váhu? Možná i kvůli „paměti“ tukových buněk

Naše tukové buňky si uchovávají „vzpomínku“ na dobu, kdy jsme byli obézní, i po drastickém zhubnutí. Švýcarští vědci nedávno publikovali v časopisu Nature výsledky své epigenetické studie. Zjistili, že obezita vede ke změnám v epigenomu tukových buněk. Soubor těchto změn (chemických značek v DNA či na proteinech buňky) vede k posunu v aktivitě genů, který buňkám brání vykonávat jejich fyziologickou funkci. Změna v aktivitě genů přitom přetrvává ještě dlouho poté, co se hmotnost jedince vrátila do zdravého rozmezí.

Vědci zkoumali tukovou tkáň 8 obézních osob před bariatrickou operací a 2 roky po chirurgickém výkonu. Zjistili, že navzdory snížení tělesné hmotnosti nejméně o 25 % přetrvávaly u pacientů po zákroku vzorce genové aktivity spojené s obezitou. Aktivovaly se geny podporující zánětlivé procesy a fibrózu. Podobně to fungovalo i u myší. Tukové buňky původně obézních zvířat, která zhubla, absorbovaly více cukrů a tuků než kontrolní buňky z myší, jež nikdy obézní nebyly. Původně obézní myši také při výživě s vysokým obsahem tuků přibývaly na hmotnosti rychleji než jejich celoživotně štíhlé kolegyně. Zatím se však nepodařilo prokázat kauzální spojení mezi konkrétními epigenetickými změnami a pamětí tukových buněk.^{7, 8}

(este)

Zdroje:
1. Nolbrant S., Wallace J. L., Ding J. Interspecies organoids reveal human-specific molecular features of dopaminergic neuron development and vulnerability. bioRxiv 2024.11.14.623592, doi: 10.1101/2024.11.14.623592 [nerecenzovaný preprint].
2. Naddaf M. How human brains got so big: our cells learned to handle the stress that comes with size. Nature 2024 Nov; 635 (8040): 793−794, doi: 10.1038/d41586-024-03716-4.
3. Catena T., Crewther B. T., Eisenbruch A. B. et al. Day-to-day associations between testosterone, sexual desire and courtship efforts in young men. Proc Biol Sci 2024 Nov; 291 (2035): 20241508, doi: 10.1098/rspb.2024.1508.
4. Wilcox C. Higher testosterone: For pursuing relationships, not consummating them? ScienceAdviser, 2024 Nov 27. Dostupné na: www.science.org/content/article/scienceadviser-turtles-map-seagrass-better-satellites
5. Lesuis S. L., Park S., Hoorn A. et al. Stress disrupts engram ensembles in lateral amygdala to generalize threat memory in mice. Cell 2024 Nov 12: S0092-8674(24)01216-9, doi: 10.1016/j.cell.2024.10.034 [Epub ahead of print].
6. Mallapaty S. Stress can disrupt memory and lead to needless anxiety - here's how. Nature 2024 Nov 15, doi: 10.1038/d41586-024-03724-4 [Epub ahead of print].
7. Hinte L. C., Castellano-Castillo D., Ghosh A. et al. Adipose tissue retains an epigenetic memory of obesity after weight loss. Nature 2024 Dec; 636 (8042): 457−465, doi: 10.1038/s41586-024-08165-7.
8. Watson T. Fat cells have a 'memory' of obesity - hinting at why it's hard to keep weight off. Nature 2024 Nov; 635 (8040): 798, doi: 10.1038/d41586-024-03614-9.