Screenshot YouTube
Een nieuwe studie bij muizen zou de weg kunnen banen naar gepersonaliseerde therapie voor depressie, angst en andere stress gerelateerde stoornissen waarvan bekend is dat ze verschillende effecten hebben op mannen en vrouwen, blijkt uit onderzoek van het Weizmann Institute.
Wetenschappelijke excellentie vereist diversiteit – onderzoek uitgevoerd door mannen en vrouwen, door mensen met verschillende achtergronden en met uiteenlopende wereldbeelden. De behoefte aan diversiteit strekt zich uit tot wetenschappelijke experimenten zelf, maar zelfs vandaag de dag wordt de overgrote meerderheid van de studies in de levenswetenschappen alleen gedaan op mannelijke muizen, wat de bevindingen zou kunnen schaden, evenals ons vermogen om van hen naar mensen te extrapoleren.
Een nieuwe studie door onderzoekers van het Weizmann Institute of Science pakt deze uitdaging aan en onthult in ongekend detail hoe de hersenen van mannelijke en vrouwelijke muizen verschillend reageren op stress. In de studie, gepubliceerd in Cell Reports , onderzoekers van prof. Alon Chen.
Het gezamenlijke laboratorium van het Weizmann Instituut en het Max Planck Instituut voor Psychiatrie in München ontdekte dat een subcategorie van hersencellen op een totaal andere manier reageert op stress bij mannen en vrouwen. De bevindingen kunnen leiden tot een beter begrip van gezondheidsproblemen die worden beïnvloed door chronische stress, zoals angst, depressie en zelfs obesitas en diabetes, en ze kunnen de weg vrijmaken voor gepersonaliseerde therapieën voor deze aandoeningen.
(vlnr) Dr. Juan Pablo Lopez, Dr. Elena Brivio en Prof. Alon Chen. Foto Weizmann Institute
Geestelijke en lichamelijke aandoeningen als gevolg van chronische stress nemen voortdurend toe en leggen een grote druk op de samenleving. Ze beïnvloeden zowel mannen als vrouwen, maar niet noodzakelijkerwijs op dezelfde manier.
Hoewel er voldoende bewijs is dat mannen en vrouwen verschillend omgaan met stress, zijn de oorzaken van deze verschillen nog niet volledig begrepen, en hoe dan ook, gepersonaliseerde behandelingen voor mannen en vrouwen zijn nog steeds buiten het bereik van de geneeskunde.
Maar onderzoekers van Chen's laboratorium, dat gespecialiseerd is in het bestuderen van de reactie op stress, veronderstelden dat innovatieve onderzoeksmethoden zouden kunnen helpen om het beeld te veranderen. Eerdere studies in andere laboratoria hadden bepaalde sekseverschillen aan het licht gebracht in de reactie op stress, maar die bevindingen werden verkregen met behulp van onderzoeksmethoden die significante verschillen in de reacties van specifieke cellen konden maskeren of zelfs de rollen van relatief zeldzame cellen volledig konden wissen.
Het laboratorium van Chen gebruikt daarentegen geavanceerde methoden waarmee wetenschappers hersenactiviteit kunnen analyseren met een ongekende resolutie – op het niveau van de individuele cel – en zou zo een nieuw licht kunnen werpen op de verschillen tussen de geslachten.
"We hebben de meest gevoelige onderzoekslens mogelijk gericht op het gebied van de hersenen dat fungeert als een centrale hub van de stressrespons bij zoogdieren, de paraventriculaire kern (PVN) van de hypothalamus", zegt Dr. Elena Brivio, die de studie leidde.
“Door de RNA-moleculen in dat deel van de hersenen te sequensen op het niveau van de individuele cel, konden we de stressrespons bij mannetjes- en vrouwtjesmuizen langs drie hoofdassen in kaart brengen: hoe elk celtype in dat deel van het brein reageert op stress, hoe elk celtype dat eerder werd blootgesteld aan chronische stress reageert op een nieuwe stresservaring en hoe deze reacties verschillen tussen mannen en vrouwen.”
Een deel van een muizenbrein onder de microscoop. De gele kleur toont de complexe structuur van een volwassen oligodendrocyt, met talloze vertakkingen die reiken naar de omliggende cellen. Foto Weizmann Institute
De onderzoekers brachten genexpressie in meer dan 35.000 individuele cellen in kaart en genereerden een enorme hoeveelheid gegevens die een ongekend beeld geven van de stressrespons en de verschillen benadrukken tussen hoe mannen en vrouwen stress waarnemen en verwerken.
Als onderdeel van het onderzoek, en in overeenstemming met de principes van open-access wetenschap, besloten de onderzoekers om de volledige gedetailleerde kaart openbaar te maken op een speciale interactieve website., die tegelijkertijd met de publicatie van het onderzoek live ging, waardoor andere onderzoekers gemakkelijke, gebruiksvriendelijke toegang tot de gegevens kregen. “Op de website kunnen bijvoorbeeld onderzoekers die zich op een specifiek gen richten, zien hoe de expressie van dat gen in een bepaald celtype verandert als reactie op stress, zowel bij mannen als bij vrouwen”, legt Brivio uit.
De uitgebreide mapping heeft de onderzoekers al in staat gesteld een lange lijst van verschillen in genexpressie te identificeren - tussen mannen en vrouwen, en tussen chronische en acute stress. Uit de gegevens bleek onder meer dat bepaalde hersencellen anders reageren op stress bij mannen en vrouwen: sommige cellen zijn gevoeliger voor stress bij vrouwen en andere bij mannen. Het belangrijkste verschil werd gevonden in een type hersencel genaamd de oligodendrocyt - een subtype van gliale cel die ondersteuning biedt aan zenuwcellen en een belangrijke rol speelt bij het reguleren van de hersenactiviteit.
Bij mannen veranderde blootstelling aan stressomstandigheden, vooral chronische stress, niet alleen de genexpressie in deze cellen en hun interacties met omringende zenuwcellen, maar ook hun structuur zelf. Bij vrouwen echter er werd geen significante verandering waargenomen in deze cellen en ze waren niet vatbaar voor blootstelling aan stress.
“Neuronen trekken de meeste wetenschappelijke aandacht, maar ze vormen slechts ongeveer een derde van alle cellen in de hersenen. De methode die we hebben geïmplementeerd, stelt ons in staat om een veel rijker en vollediger beeld te zien, inclusief alle celtypen en hun interacties in het deel van de hersenen dat wordt bestudeerd", zegt Dr.Juan Pablo Lopez , een voormalig postdoctoraal onderzoeker in de groep van Chen en nu hoofd van een onderzoeksgroep bij de afdeling Neurowetenschappen van het Karolinska Instituut in Zweden.
Een skeletpresentatie van individuele oligodendrocyten illustreert hoe stress verschillende effecten heeft op de structuur van hersencellen bij mannelijke en vrouwelijke muizen. Oligodendrocyten van mannetjes verliezen complexiteit na blootstelling aan stress (boven), iets dat niet wordt waargenomen in deze cellen bij vrouwtjes (onder). Foto Weizmann Institute
Basis diversiteit
Tot de jaren tachtig werden klinische proeven met nieuwe medicijnen alleen op mannen uitgevoerd. De algemeen aanvaarde opvatting was dat het niet nodig was om vrouwen erbij te betrekken en dat dit het onderzoek alleen maar zou bemoeilijken, omdat er nieuwe variabelen in het spel zouden komen, zoals menstruatie en hormonale veranderingen. Om dezelfde redenen vermeden preklinische studies tot voor kort het gebruik van vrouwelijke dieren.
Maar het is nu bekend dat de variabiliteit tussen mannelijke dieren, op moleculair en gedragsniveau, meestal groter is dan bij vrouwtjes, dus er is geen reden om aan te nemen dat vrouwtjes de experimenten net zo ingewikkeld zouden maken als mannetjes. Desalniettemin is het in fundamenteel onderzoek nog steeds gebruikelijk om experimenten alleen op mannen uit te voeren.
“Onze bevindingen tonen aan dat het erg belangrijk is om rekening te houden met de geslachtsvariabele als het gaat om stressgerelateerde gezondheidsproblemen, van depressie tot diabetes. omdat het een significante invloed heeft op hoe verschillende hersencellen reageren op stress”, legt Chen uit.
“Zelfs als een studie zich niet specifiek richt op de verschillen tussen mannetjes en vrouwtjes, is het essentieel om vrouwelijke dieren in het onderzoek te betrekken, vooral in de neurowetenschappen en gedragswetenschappen, net zoals het belangrijk is om de meest gevoelige onderzoeksmethoden toe te passen om een zo volledig mogelijk beeld van de hersenactiviteit te krijgen”, vult Brivio aan.
Aan het onderzoek namen ook deel Dr. Aron Kos, Stoyo Karamihalev, Andrea Ressle, Rainer Stoffel en Dr. Mathias V. Schmidt van het Max Planck Instituut voor Psychiatrie in München deel; Dr. Alessandro Francesco Ulivi van het Leibniz Instituut voor Neurobiologie in Magdeburg, Duitsland; Dana Hirsch van de veterinaire afdeling van Weizmann; en Dr. Gil Stelzer van de afdeling Life Sciences Core Facilities van Weizmann.
Comments