Normalen Aktivität des Gehirns verbunden mit DNA-Schäden

Aktivität des Gehirns von Erfahrungen so weit verbreitet wie überraschend neue Orte erforschen schädigt die Birne DNA, deutete an, dass solche Störungen möglicherweise ein wesentlicher Bestandteil der denken, lernen und Gedächtnis, sagen Forscher.

Dieser Schaden heilt normalerweise schnell, aber abnorme Proteine in der Alzheimer-Krankheit gesehen können diese Schäden weiter, vielleicht überfordern die Fähigkeit von Gehirnzellen zu heilen es erhöhen. Weitere Forschungen über diese Schäden verhindern helfen könnte Behandlung von Erkrankungen des Gehirns, hinzugefügt Wissenschaftler.

Explorer-Mäuse

Wissenschaftler analysierten junger Erwachsener Mäuse, nachdem sie gesetzt wurden, in neue, größere Käfige mit verschiedenen Spielzeugen und Gerüche, die sie für zwei Stunden erkunden durften. Sie Maßen Gehirn-Spiegel eines Proteins bekannt als Gamma-H2A.X, die anfällt, wenn Pausen in doppelsträngige DNA Molekülen auftreten.

"DNA Doppelstränge hereinkommt, und hat die Form einer verdrehten Leiter", sagte Forscher Lennart Mucke, Neurologen und Neurowissenschaftler an Gladstone Institut für neurologische Erkrankung und der University of California in San Francisco. "Pausen in einem Strang in einer Schiene der Leiter, Recht häufig vorkommen, aber brechen beide nimmt ziemlich viel Schaden und im Gehirn, wurde gedacht, um vor allem im Zusammenhang mit Krankheit passieren." [10 merkwürdige Fakten über das Gehirn]

Unerwartet, fanden die Forscher heraus, dass solche Brüche auch geschehen in den Neuronen der vollkommen gesunde Mäuse mit bis zu sechs Mal mehr Pausen in den Neuronen der Explorer Mäuse als bei Mäusen, die in ihren Käfigen zu Hause geblieben.

"Pausen von DNA-Doppelstränge scheinen ein Teil des normalen gesunden Aktivität des Gehirns zu sein," sagte Mucke LiveScience.

Diese DNA-Brüchen ereignete sich in verschiedenen Gehirnregionen, vor allem im dentate Gyrus, einen Bereich für räumliche Gedächtnis notwendig.

"Es ist beiden Roman und faszinierend, [das] Team der Feststellung, dass der Ansammlung und der Reparatur von DSB [Doppel-Strangbrüchen] möglicherweise Teil der normalen lernen", sagte Neurowissenschaftler Fred Gage, des Salk Institute, die in dieser Studie nicht teilgenommen habe.

Geheimnis des DNA-Brüchen

Es bleibt unsicher, warum Aktivität des Gehirns führt zu DNA-Brüchen. Aktive Neuronen erzeugen DNA-schädigenden Chemikalien wie freie Radikale, sondern Neuronen im Labor Gerichte haben nicht deutlich weniger Pausen wenn gegebene antioxidative Moleküle, die freien Radikalen entgegenwirken.

Stattdessen schlagen die Forscher, dass diese Pausen tatsächlich mit der genetischen Aktivität im Zusammenhang mit geistiger Aktivität helfen könnte.

"Wir sind jetzt sehr aufgeregt zu erforschen, warum Neuronenaktivität diese Brüche in der DNA verursacht – ob diese Pausen irgendwie erleichtern die schnelle Umwandlung von Genen in Proteine, die im Gedächtnis und lernen und bei der Verarbeitung der Informationen, die Sie in nehmen, wenn Sie etwas Neues tun" sagte Mucke.

Viele von den DNA-Brüchen wurden innerhalb von 24 Stunden per DNA-Reparaturmechanismen in den Zellen fixiert. Mäuse, die genetisch ausgeführt, um zu produzieren ein Protein-Fragment bekannt als Amyloid Beta, das sammelt sich in den Gehirnen von Alzheimer-Patienten, hatte jedoch mehr DNA-Brüchen als normal in ihrem Gehirn, ein Problem, das während der Exploration verschlechtert.

Mäuse, die menschlichen Amyloid Beta in ihrem Gehirn oft erzeugen haben abnorme Hirnaktivität, einschließlich epileptische Anfälle, die auch bei Alzheimer Patienten auftreten können. Die Forscher fanden heraus, dass blockieren diese abnorme Hirnaktivität mit der weit verbreiteten Anti-epileptische Droge Levetiracetam die Anzahl der DNA-Brüchen in den Neuronen dieser Mäuse reduziert.

"Levetiracetam ist bereits ein FDA-zugelassene Medikament, und eine sehr kleine klinische Studie hat bereits gezeigt, dass es einige Vorteile bei Menschen mit Frühstadium Alzheimer könnte", sagte Mucke. "Diese Ergebnisse unterstützen die Idee, dass das Medikament möglicherweise ändern Sie die Krankheit, indem verhindert die Ansammlung von DNA-Brüchen, die den Fortschritt fördern kann."

"Wir sind in den Prozess der Gestaltung einer größeren sorgfältig klinische Studie kontrollierte zu sehen, ob eine solche Strategie von Vorteil ist jetzt" hinzugefügt Mucke. "Wir ermutigen die Menschen zu warten, bis diese Daten zur Verfügung stehen und nicht die Waffe springen und starten Sie dieses Medikament einnehmen, wenn es gründlich überprüft worden ist nicht noch."

Die Wissenschaftler fanden auch, dass bei Mäusen ein Protein bekannt als Tau fehlte, überschüssige Amyloid Beta nicht mehr mehr DNA-Brüchen verursacht.

"Tau ist eng mit der Alzheimer-Krankheit beteiligt – es scheint zur Zusammenarbeit mit Amyloid Beta" Mucke sagte. "In Ermangelung von Tau, Amyloid Beta scheint nicht zu schädliche Auswirkungen zu entlocken. Wir sind in den Prozess der Entwicklung von Strategien, Tau bei Alzheimer zu manipulieren, und diese Ergebnisse ermutigen uns zu intensivieren und beschleunigen diese Bemühungen."

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert Online-März 24 in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience.

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