Molekulare Faktoren von Gehirngrӧße und kognitiver Leistung
Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In dieser Studie haben wir die Auswirkungen ionisierender Strahlung auf die Gehirngröße, Kognition und Genexpression in wilden Nagetierpopulationen aus der Sperrzone von Tschernobyl (CEZ) untersucht. Unser Fokus lag auf zwei Arten: der Rötelmaus (Myodes glareolus) und der Gelbhalsmaus (Apodemus flavicollis). Diese Arten waren über mehr als 50 Generationen unterschiedlichen Strahlungsniveaus ausgesetzt, was sie zu idealen Objekten für die Untersuchung der langfristigen biologischen Auswirkungen radioaktiver Kontamination macht. Unser Hauptziel war es, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die Variationen in der Gehirngröße und Kognition bei Säugetieren, die ionisierender Strahlung ausgesetzt sind, antreiben. Nagetiere wurden von sechs kontaminierten und sieben nicht kontaminierten Standorten in und um die CEZ entnommen. Insgesamt wurden 320 Rötelmäuse und 83 Gelbhalsmäuse für die Studie gefangen. Verhaltenstests konzentrierten sich auf Mut, Erkundungsverhalten, Lernen und Gedächtnis. Die Stoffwechselraten wurden mithilfe indirekter Kalorimetrie gemessen, wobei zusätzlich der Schwerpunkt auf der aeroben Kapazität lag. Wir sequenzierten Genome und Transkriptome und identifizierten genetische und Expressionsveränderungen, die mit der Strahlenbelastung zusammenhängen. Wir stellten eine signifikante Verringerung der Gehirngröße bei Rötelmäusen fest, die einer hohen Strahlung ausgesetzt waren, unabhängig vom geografischen Standort, Geschlecht oder Alter. Darüber hinaus zeigten unsere Ergebnisse, dass eine hohe Strahlenbelastung mit einer verringerten aeroben Kapazität und Selbsterhaltung bei erwachsenen Nagetieren einherging, jedoch mit einer höheren aeroben Kapazität bei Jungtieren. Dies deutet darauf hin, dass eine Verlangsamung des Stoffwechsels einen potenziellen Schutzmechanismus gegen Strahlung darstellen könnte. Unsere Verhaltenstests zeigten keine signifikante Beziehung zwischen Strahlenbelastung und Kognition, was möglicherweise auf die relativ geringe Stichprobengröße zurückzuführen ist. Gene, die mit dem Immunsystem in Verbindung stehen, waren besonders stark von der Strahlung betroffen, wobei Immun-Gene eine signifikante Anreicherung unter den unterschiedlich exprimierten Genen zeigten. Darüber hinaus beobachteten wir Veränderungen in den Genregulationsnetzwerken, insbesondere in Bezug auf Gene des Immunsystems und Transkriptionsfaktoren. Nagetiere aus kontaminierten Gebieten wiesen gestörtere Gen-Koexpressionsnetzwerke auf, mit weniger starken Geninteraktionen in den Gehirnregionen (mit Ausnahme des visuellen Kortex).
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Poster at Münster Evolution Meeting 2023: “Differential Gene Expression in Eusocial and Solitary Mole Rats: An Analysis of Sociality and Vocalization”
Katja Nowick
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Covariation between metabolic and radioactive dose rates in Chornobyl rodents. openRxiv.
Boratyński, Zbyszek; Lavrinienko, Anton; Lehmann, Philipp; Mousseau, Timothy A.; Tukalenko, Eugene; Vasylenko, Andrii; Watts, Phillip C.; Mappes, Tapio & Nowick, Katja
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Poster at the Annual Meeting of the Society for Molecular Biology and Evolution (SMBE) 2024: Molecular responses of brain functions to chronic low dose ionizing radiation in wild mammals from the Chernobyl Exclusion Zone
Katja Nowick
