Команда исследователей из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете использовала плодовых мух, чтобы глубже изучить клеточные и молекулярные механизмы, которые управляют агрессией и сном. Они обнаружили, что лишение сна снижает агрессивность плодовых мух и влияет на их репродуктивную способность. Команда также определила связанный молекулярный путь, который может управлять восстановлением нормального агрессивного поведения.
Работа была опубликована в eLife на этой неделе.
Первый автор Мэтью Кайзер, доктор медицинских наук, доцент кафедры психиатрии, и его команда сосредоточили внимание на нескольких химических веществах, которые связаны с агрессией у плодовых мух и других видов. «Было проведено много работы над этими моноаминами, теми же самыми, которые потенциально участвуют в некоторых аспектах агрессии млекопитающих», — пояснил Кайзер. "Мы спросили, что произойдет, если мы попытаемся активировать дофаминовые рецепторы или октопамин [версия норадреналина у млекопитающих у насекомых], тип моноамина, после недосыпания у мух."
После того, как мухам дали хлордимеформ (CDM), агонист октопамина — молекулу, которая инициирует физиологический ответ при связывании с рецептором на поверхности клетки — и агонист дофамина L-DOPA, а затем лишили сна, исследователи увидели, что CDM спасает агрессивное поведение, но L-DOPA не. «Если вы активируете рецепторы октопамина, вы спасете боевое поведение», — сказал Кайзер. "Другой препарат L-DOPA делает их действительно активными, но они не борются."Ни один из препаратов не влиял на боевое поведение, когда мухи не лишались сна.
Кайзер отмечает, что относительная простота модели плодовой мухи по сравнению с работой с млекопитающими является более прямым подходом к изучению связи между сном и агрессией. «Сначала мы лишили мух сна и посмотрели на их боевое поведение, и увидели огромное, очень четкое влияние на поведение», — сказал он. "Внезапно они переходят от частых ссор к совместному использованию ресурсов, а не к частым ссорам."
Кайзер и его коллеги также изучали влияние снижения агрессии на социальное поведение, в частности на репродуктивное поведение и успех. "Мы задали простой вопрос, влияет ли лишение сна на сексуальную пригодность??"Ответ был положительным: снижение агрессивности недосыпающих самцов мух явно ухудшало их успех в спаривании, когда они конкурировали с несонными самцами за самок. Опять же, молекула CDM спасала агрессию и, следовательно, способность к спариванию у недосыпающих мух, в то время как L-DOPA не действовала, усиливая связь между агрессией и передачей сигналов октопамина.
«Не для чрезмерной антропоморфизации, но я думаю, что это укрепляет представление о том, что агрессия важна для определенных вещей, таких как совокупление, а не только для негативного поведения», — отметил Кайзер. "На лету агрессия может иметь важное значение для продолжения генетического кода вида, и если вы сделаете что-то, что препятствует агрессии, это может иметь негативные последствия."
Следующие шаги включают выяснение нейробиологических механизмов, которые контролируют связь между сном и агрессией. «Наша работа предполагает, что каким-то образом ниже по ходу пути нейронов сна существует связь с нейронами агрессии, поэтому мы действительно хотим понять, что это такое», — сказал Кайзер. "У нас есть основания полагать, что это нейроны октопамина, но мы хотели бы иметь возможность точно определить, какие нейроны и каким образом сигналы из центров сна передаются в эти центры агрессии. Роль других моноаминов, таких как серотонин, также еще предстоит изучить."
Было обнаружено, что многие клеточные и молекулярные механизмы, участвующие в поведении, таком как сон и агрессия, в высокой степени сохраняются у разных видов, что повышает возможность переноса результатов настоящего исследования на людей. «Я определенно вижу здесь потенциал для перевода, хотя он может появиться в далеком будущем», — сказала старший автор Амита Сегал, доктор философии, профессор нейробиологии и директор программы хронобиологии. Сегал также является исследователем Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI).
«Этот перевод всегда в глубине души», — добавил Кайсер. "Я видел пациентов с нарушением регуляции агрессивного поведения, не относящегося к какому-либо отдельному расстройству.
Если этот тип работы когда-нибудь откроет дверь к другому способу эффективного контроля, лечения или модуляции агрессии, это будет довольно фантастическая вещь. Прямо сейчас, с фармакологической точки зрения, у нас нет возможности проводить более целенаправленные вмешательства. Я думаю, что изучение агрессии на лету — настоящее влечение — работать над клеточными и молекулярными контролями, чтобы понять базовую биологию этого пути, чтобы мы могли использовать эти знания для создания чего-то, что в конечном итоге имеет клиническое значение."