Νευροχημικοί μηχανισμοί κοινωνικής ιεραρχίας στο μοντέλο οργανισμό ζεβροϊχθύ

• Κύριος συγγραφέας: Μούζουρα, Παναγιώτα
• Άλλοι συγγραφείς: Mouzoura, Panagiota
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Κοινωνική ιεραρχία; Ζεβροϊχθύς; Κατεχολαμινεργικά συστήματα; Social hierarchy; Zebrafish; Catecholaminergic systems

Η κοινωνική αλληλεπίδραση των ατόμων είναι αναγκαία για την ανάπτυξη και την φυσιολογική λειτουργία του οργανισμού και ειδικότερα του νευρικού συστήματος. Κάθε κοινωνική ομάδα ζωικών οργανισμών χαρακτηρίζεται από μια κοινωνική ιεραρχία κατά την οποία το κάθε άτομο διαθέτει μια θέση στην ομάδα. Η κοινωνική ιεραρχία αφορά τον διαχωρισμό των ατόμων σε κοινωνικά επίπεδα όπου τα άτομα στην κορυφή της ιεραρχίας ονομάζονται κυρίαρχα (dominants), τα άτομα στην βάση ονομάζονται υποτελή (subordinates) και στο ενδιάμεσο υπάρχουν άτομα ανάλογα με τον χαρακτήρα που διαμορφώνουν. Είναι γνωστό ότι τα υποτελή άτομα βιώνουν χρόνιο κοινωνικό στρες που οδηγεί σε μεταβολές στην νευροχημεία και λειτουργία του εγκεφάλου. Σύμφωνα δε με τον Hans Seyle (1930) το στρες είναι μια φυσιολογική, απαραίτητη και μη ειδική απόκριση του σώματος σε κάθε απειλή ή ανάγκη. Όταν όμως το άτομο εκτίθεται σε χρόνιους στρεσογόνους παράγοντες, όπως στην περίπτωση του χρόνιου κοινωνικού στρες, τότε προκαλούνται αλλοστατικές μεταβολές στα νευρικά κυκλώματα του εγκεφάλου. Μέσω αυτής της διαδικασίας τα υποτελή άτομα προσπαθούν να προσαρμοστούν στις συνθήκες που διαβιώνουν για να επιβιώσουν. Παρόμοια και τα κυρίαρχα άτομα εκδηλώνουν αγχώδη συμπεριφορά, προσπαθώντας συνεχώς να επιβληθούν στα υπόλοιπα άτομα και να διατηρήσουν το χαρακτήρα της κυριαρχίας, με αποτέλεσμα την ενεργοποίηση του άξονα του στρες. Οι κατεχολαμίνες έχουν προταθεί ότι εμπλέκονται σε μηχανισμούς προσαρμογής του οργανισμού στο στρες συμπεριλαμβανομένου και του κοινωνικού στρες. Συγκεκριμένα το νοραδρενεργικό σύστημα είναι το κατ’ εξοχήν ρυθμιστικό σύστημα νευροδιαβίβασης υπεύθυνο για την πρωταρχική απόκριση στο στρες, την αντίδραση 'μάχης ή φύγης'. Επίσης, το ντοπαμινεργικό σύστημα επηρεάζεται από καταστάσεις στρες και είναι υπεύθυνο για την επιθετικότητα και την εκδήλωση της ανταμοιβής, με τα υποτελή άτομα να έχουν μειωμένα επίπεδα ντοπαμίνης και μειωμένη επιθετικότητα. Επιπλέον, το σεροτονεργικό σύστημα συνδέεται άμεσα με το κοινωνικό στρες. Συγκεκριμένα η σεροτονεργική νευροδιαβίβαση ρυθμίζει την κοινωνική συμπεριφορά, με τα υποτελή άτομα, να δείχνουν αύξηση των επιπέδων σεροτονίνης στον εγκέφαλο που συνοδεύεται από αμυντική συμπεριφορά. Με βάση τα παραπάνω, βασικό ερώτημα της μελέτης αποτελεί η διερεύνηση των εξαρτώμενων από την κοινωνική ιεραρχική θέση μεταβολών της συμπεριφοράς και της νευροχημείας του εγκεφάλου, θέτοντας τις βάσεις για την κατανόηση νευροβιολογικών μηχανισμών των κοινωνικών διαταραχών. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε το κοινωνικό πειραματικό μοντέλο του ζεβροϊχθύ (Danio rerio). Το ζωικό πρότυπο του ζεβροϊχθύ χρησιμοποιείται εκτεταμένα σε μελέτες του νευρικού συστήματος και ιδιαίτερα στην νευροβιολογία της συμπεριφοράς. Ο εγκέφαλος του ζεβροϊχθύ φέρει αρκετές ομολογίες με τα θηλαστικά και έτσι είναι σημαντική η συμβολή του μοντέλου αυτού στην έρευνα της κοινωνική συμπεριφοράς. Συγκεκριμένα μελετήθηκε η επίδραση της κοινωνικής ιεραρχίας στο νοραδρενεργικό (β2 αδρενεργικών υποδοχέων), στο ντοπαμινεργικό (του μεταφορέα ντοπαμίνης) και σεροτονεργικό (σεροτονίνη) σύστημα. Για την πραγματοποίηση της μελέτης αρχικά έγινε η ανάπτυξη του μοντέλου της κοινωνικής ιεραρχίας. Δυο αρσενικοί ενήλικες ζεβροϊχθύες τοποθετήθηκαν ανά ενυδρείο για 14 ημέρες. Σύμφωνα και με την βιβλιογραφία αλλά και από δικές μας παρατηρήσεις, μετά την 7η ημέρα τα άτομα εγκαθιδρύουν την ιεραρχία, με το ένα άτομα να χαρακτηρίζεται ως κυρίαρχο και το άλλο ως υποτελές. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκε και μια τρίτη ομάδα χωρίς κοινωνική αλληλεπίδραση για 7 ημέρες, με ένα αρσενικό ζεβροϊχθύ ανά ενυδρείο (απομονωμένο άτομο). Κατά την διάρκεια των 14ων ημερών γίνονται καταγραφές της συμπεριφοράς και ποσοτικοποιήθηκε η επιθετική συμπεριφορά των ατόμων. Μετά την εγκαθίδρυση της κοινωνικής ιεραρχίας, πραγματοποιήθηκαν δοκιμασίες συμπεριφοράς περιλαμβάνοντας την δοκιμασία νέου ενυδρείου (ΝΤΤ) για την μελέτη του άγχους, την δοκιμασία ανοικτού πεδίου (OFT) για την μελέτη του θιγμοτακτισμού - άγχους και την δοκιμασία εξαρτώμενης προτίμησης θέσης (CPP) για την μελέτη της ανηδονίας. Για την μελέτη των νευροχημικών αλλαγών στον εγκέφαλο πραγματοποιήθηκαν πειράματα ανοσοϊστοχημείας και ανοσοαποτύπωσης κατά Western, τα οποία ποσοτικοποιήθηκαν με καταμέτρηση κυττάρων ανά εμβαδό και με ποσοτικοποίηση των ζωνών ανά έκφραση της β-ακτίνης. Επιπλέον, έγιναν πειράματα διπλού ανοσοφθορισμού για τον εντοπισμό συν-έκφρασης στις υπό μελέτη εγκεφαλικές περιοχές. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης προτείνεται ότι η κοινωνική ιεραρχία προκαλεί αλλαγές στην συμπεριφορά των ατόμων και σχετίζεται με μεταβολές στο κατεχολαμινεργικό σύστημα. Συγκεκριμένα τα υποτελή άτομα έχουν μειωμένη κινητικότητα και παρουσιάζουν θιγμόταξη σε σχέση με τα κυρίαρχα άτομα, στοιχεία που υποδηλώνουν στρες και αγχώδη συμπεριφορά. Επίσης, επηρεάζεται η συμπεριφορά της ανταμοιβής των υποτελών ατόμων, με αποτέλεσμα να μειώνεται το κίνητρο για εύρεση εύγευστης τροφής. Η ανηδονία που παρατηρήθηκε στα υποτελή άτομα συσχετίζεται με την μείωση της έκφρασης του μεταφορέα ντοπαμίνης (DAT) στον μεσεγκέφαλο τους, προτείνοντας την μείωση της απελευθέρωσης της ντοπαμίνης από τον προσυναπτικό νευρώνα. Τα αποτελέσματα αυτά είναι σε συμφωνία με μελέτες σε θηλαστικά όπου παρατηρήθηκε μειωμένη απελευθέρωση της ντοπαμίνης σε υποτελή αρσενικούς αρουραίους που σχετίζεται με την μειωμένη ανταγωνιστική συμπεριφορά. Επιπλέον και τα κυρίαρχα άτομα δείχνουν αγχώδη συμπεριφορά και αυτό πιθανόν να οφείλεται στην συνεχή τους προσπάθεια να διατηρούν την κυριαρχία στον χώρο. Η εκδήλωση αγχώδους συμπεριφοράς συσχετίζεται με μεταβολές του νοραδρενεργικού συστήματος. Συγκεκριμένα, η ποσοτικοποίηση των β2 αδρενεργικών υποδοχέων έδειξε τη μείωση του υποδοχέα και στους δυο τύπους ιεραρχικής θέσης με μεγαλύτερη μείωση στα υποτελή άτομα. Είναι πιθανόν, η μείωση της έκφρασης των υποδοχέων να επάγεται ως αντισταθμιστικός μηχανισμός στην αυξημένη απελευθέρωση της νοραδρεναλίνης λόγω στρες. Επιπρόσθετα μεταβάλλεται το σεροτονεργικό σύστημα με αυξημένα επίπεδα σεροτονίνης στον εγκέφαλο των υποτελών ατόμων σε σχέση με τα κυρίαρχα και απομονωμένα άτομα. Με βάση τα αποτελέσματα μας επιβεβαιώνεται η μειωμένη επιθετικότητα των υποτελών ατόμων σε σχέση με τα κυρίαρχα άτομα και ο ρόλος της σεροτονίνης στην επιθετικότητα. Συμπερασματικά, η μελέτη αυτή αναδεικνύει την συσχέτιση του κοινωνικού στρες με συγκεκριμένες μεταβολές στην μονοαμινεργική διαβίβαση υποδηλώνοντας την σημασία του προτύπου κοινωνικής συμπεριφοράς με βάση το μοντέλο-οργανισμό ζεβροϊχθύ. Είναι πιθανόν τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας να οδηγήσουν μακροπρόθεσμα σε μεταφραστική έρευνα, ώστε τα δεδομένα να μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο μέλλον ως στόχοι για φαρμακευτική αγωγή έναντι του κοινωνικού στρες.