Університет Цинциннаті

університет


Останній журнал

Вересень 2018 р
Сміливо Ведмедиця

Знайшовши його голос
Небезпека в крані
Віртуальний захист
Глобальний чейнджер
Святкування Двохсотріччя UC

Минулі питання

Перегляньте наш архів минулих випусків журналу UC.

Дослідження UC виявили, що жаби є цінними та економічно ефективними інструментами для демонстрації впливу гормону стресу плода на хронічні захворювання дорослих.

Фотографії Adobestock/Alamy & надані

12 січня 2017 р

Біологи UC звернулися до джерел земноводних - зокрема, до жаб та пуголовків - допомогти пролити світло на те, як ранні стресори в утробі матері та незабаром після народження можуть відігравати роль у виникненні захворювань дорослих такі як діабет та серцево-судинні захворювання.

Дивлячись на те, як зовнішні події можуть впливати на терміни розвитку і як стрес може перешкоджати гормональному розвитку, Кателін Шнайдер, аспірантка третього курсу біології UC, виявляє, що західні пазурі-жаби (або Xenopus tropicalis) створюють чудові моделі для досліджень розвитку людини. Вона представила своє дослідження в січні на щорічній зустрічі Товариства інтегративної та порівняльної біології 2017 року в Новому Орлеані.

Дослідники вважають моделі тварин-пуголовків Xenopus tropicalis ідеальними інструментами для вивчення впливу гормону стресу на немовлят, оскільки поглинання виявляється найбільш високо у хвості, який дуже легко видалити та проаналізувати. фото/надано

Дослідження показали, що терміни розвитку пуголовків досягають зрілості майже однакові з тим, як людські немовлята розвиваються в утробі матері і переживають народження, говорить Шнайдер.

"Ми знаємо, що у пуголовків і людей однакові гормони, рецептори та гени", - каже вона. “Тому що нам вдалося порівняти гени та визначити експресію генів від стресу на цих жабах відносно швидко, ми змогли здійснити експерименти швидко, безпечно та економічно ефективно ".

Раніше дослідження з використанням ссавців вже показали чітку взаємозв'язок між стресом, що переживається безпосередньо перед або при народженні, і частотою неінфекційних захворювань дорослих, таких як хвороби серця, ожиріння, діабет та неврологічні розлади, такі як депресія, а також більш високим рівнем самогубств дорослих, говорить Даніель Бухгольц, доцент університету з біології.

За його словами, дослідники також продемонстрували зв'язок між ними стрес, який виникає під час вагітності людини в таких ситуаціях, як голод чи війна а пізніше фізіологічний вплив на ту саму групу дітей, коли вони стають дорослими.

Бухгольц каже, що механізм цієї сприйнятливості пов'язаний із зміненою реакцією на стрес, яка впливає на обмін речовин і викликає запалення.

"Це дослідження допомагає вказати на терміни, рівень гормонів стресу та на те, які гени виражають цей стрес" - каже Шнайдер.

Аспірант UC та ендокринолог з розвитку Кателін Шнайдер тримає "Керміта", повноцінну дослідну жабу. Шнайдер аналізує рівень гормону стресу в різних органах після обробки пуголовків кортикостероном. фотографії/надані

Використовуючи пуголовків як моделі, Шнайдер визначив специфічний ген USH1g, який можна використовувати для легкого виявлення стресу. Вона імітувала стресори в ранній період, вводячи гормон стресу кортикостерон у воду пуголовків на етапі розвитку, коли починають виходити їх задні кінцівки.

Вона обробляла кілька акваріумів у різний час протягом доби. Вона також шукала оптимальний час для розгляду цього гена в різних органах.

Шнайдер, яка спеціалізується на ендокринології розвитку на факультеті біології в Коледжі мистецтв і наук UC, виявила пік експресії гена USH1g в своєму аналізі органів. Залежно від рівня введеного кортикостерону, Шнайдер виявила, що легені та кінцівки розвинулися раніше, ніж зазвичай, у тому, що вона описує як адаптацію до стресу, щоб тварина могла швидше вийти з навколишнього середовища. Згодом ефект був виявлений найбільш сильно на легені, серце, печінку та семикратне збільшення хвоста, але на цьому етапі в мозку дуже мало.

"Що робить цю модель тварини таким ідеальним інструментом, тому що вона найбільш сильно виражена в хвості, а хвіст дуже легко видалити та проаналізувати" - каже Шнайдер. "Ці результати підтверджують попередні дослідження та допомагають поставити маркер того, де проживають ефекти".

Дослідження UC виявляють, що хронічні запальні захворювання, такі як діабет, серцево-судинні захворювання та ожиріння, можуть бути пов'язані з підвищеним рівнем стресу безпосередньо до і незабаром після народження. фото/AdobeStock

Вона пояснює, що пуголовки та людські плоди, що зазнають стресових ситуацій у внутрішньоутробному періоді, народжуються, як правило, з нижчою масою тіла при народженні, що, в свою чергу, також, як відомо, схильне людей до ожиріння, проблеми з серцем та діабет у подальшому житті.

Як все це відбувається, поки не зовсім зрозуміло чи зрозуміло, але, подивившись на ці гени, Шнайдер з'ясувати, які органи уражені, як гормони впливають на гени і як гени впливають на розвиток, що, на її думку, є ключем до головоломки.

"Ми знаємо, що розвиток земноводних контролюється гормоном щитовидної залози і що гормон стресу кортикостерон діє з гормонами щитовидної залози, щоб прискорити розвиток", - говорить Шнайдер. "Ефекти подібні до того, що відбувається у новонароджених, коли при народженні вводять гормон, щоб пришвидшити розвиток легенів", - додає вона.

Але Шнайдер каже, що коли гормони вводяться протягом тривалого періоду часу або коли дитина відчуває підвищення рівня гормону через стрес навколишнього середовища, це може мати негативні наслідки.

"Одним з найбільш глибоких наслідків стресу, який зазнав у ранньому розвитку, є те, що спосіб управління організмом стресовими ситуаціями в подальшому житті змінюється", - говорить Бухгольц. «Коли дорослі відчувають стрес, наші гормони стресу піднімаються, а потім падають назад, але цей процес змінився у людей, які пережили сильний стрес у своєму ранньому розвитку ".

Біологи UC сподіваються, що їх дослідження допоможуть провести подальші дослідження варіантів лікування хронічних запальних захворювань, спричинених стресом, а також змін способу життя, щоб запобігти підвищеному стресу під час вагітності. фото/AdobeStock

У попередній роботі, опублікованій про подібність метаморфозу жаб та вагітності та народження людини, Бухгольц зазначає, що порушення гормонального контролю розвитку в кінцевому підсумку призводить до запалення та що запалення пов'язане з хронічним захворюванням дорослих.

"Це дивовижно, як довкілля може мати такий тривалий, а часом і негативний вплив на людей", - говорить Бухгольц. "Ця інформація цінна для того, щоб ми могли зробити все можливе, щоб піклуватися про себе та своїх дітей".

Хоча дослідження Шнайдера в лабораторії біології Бухгольца було успішним у характеристиці гена, який контролюється стресом у земноводних, вона каже, що це ще наука на ранніх стадіях. Потрібні подальші дослідження із застосуванням цих методів для ссавців та людей, перш ніж можна буде розробити лікування наркотиками або зміни поведінки.

Шнайдер каже, що це та подальші дослідження можуть довести переваги належного допологового догляду під час вагітності, а також заохотити кращі та поглибленіші історії, які лікарі отримують про досвід пацієнта навколо свого народження, особливо для тих, хто має хронічні захворювання.

"Я сподіваюся, мої дослідження сприятимуть подальшим дослідженням із використанням земноводних та генетичних маркерів", - говорить Шнайдер. "Ми також сподіваємось, що подібні дослідження на тваринних моделях з часом призведуть до ефективних варіантів лікування захворювань, спричинених стресом, і особливо до пошуку способів уникнути ранніх наслідків стресу взагалі".

  • 970,00 дол. США Sigma Xi Grant щоб виділити РНК, синтезувати кДНК та кількісну основну суміш ПЛР - все це загальний бюджет у розмірі 2000 доларів, необхідний для вимірювання експресії генів.