Agression
Werbung
Genetik unseres Verhaltens 9 Agression Typen der Agression: •Induziert durch Angst •Induziert durch Stress •Mütterlich •Territorial •Predator-Beute •Selbstmord Angst-induzierte Agression kann durch Züchtung/Domestikation verringert werden (Wanderratten, Silberfuchse). Genetischer Hintergrund der Agression Agressionsgen I. Glykocortikoid-Rezeptor Gen (NR3C1) HPA-Achse: Stress Bezeichnung für die hormonelle Achse vom Hypothalamus über die Hypophyse bis zur Nebennierenrinde CRH ACTH Nebennierenrinde Kortisol 10 11 Agressionsgen I. Glykocortikoid-Rezeptor Gen (NR3C1) Fürsorge im Kindelalter verändert die Methylation der Glykocortikoid-Rezeptor Gene in den Neuronen des Hyppokampus Prefontale Cortex Amigdala + HPA Achse Fürsorge im Kindelalter Hippokampus - + + Kortisol Serotoninerge Zellen Raphe Nucleus Serotininerge Bahne Cingulum Talamus In Richtung Hippokampus Hirnrinde Amigdala Hippocampus Rostrales raphe Nucleus Caudales raphe Nucleus Klinhirnrinde 12 TPH2, SERT und Mao-A Tryptophane- Hydroxilase2, Serotonin-Transporter und Monoamin-Oxydase-A Presynaptisches Neuron triptofan TPH 5-OH-triptofan DDC Serotonin 5HIAA Zerfallsprodukte Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit SERT Serotonin presynaptische Rezeptoren postsynaptische Rezeptoren 13 Agressionsgen III. Das TPH2-Gen SNP (Punktmutation) in Position 1473 der kodierenden Region des Genes Arginin statt Prolin in Position 447 Höchere TPH2- Aktivität Mehr 5-HT Weniger agressives Verhalten 14 Agressionsgen IV 15 Das MAO-A-Gen MAO-A knock out Maus: keine Genexpression Agression Promotor-Polymorphismus (VNTR) bei Menschen: •4x Wiederholung im Promotor normale Genexpression •3x Wiederholung im Promotor 1/10x Genexpression Viel 5-HT, wenig 5-HIAA Hoches 5-HT/5-HIAA Verhältniss keine Agression Agression Agressionsgen II. Das SERT-Gen Promotor-Polymorphismus (VNTR): Prompotor ORF Kurzer Promotor Niedrigere SERT-Expression Mehr 5-HT in der synaptischen Spalt Weniger agressives Verhalten Agressionsgen V. 5-HT-Rezeptoren Presynaptisches Neuron triptofan TPH 5-OH-triptofan DDC Serotonin 5HIAA Zerfallsprodukte Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit SERT Serotonin presynaptische Rezeptoren postsynaptische Rezeptoren 5-HT-Rezeptor-1B knock out 5-HT-Rezeptor-1A knock out 5-HT-Rezeptor-1A Hemmung bei Menschen 5-HT -Rezeptor-1A und 1B Agonisten bei Menschen erhöchte Agression normal erhöchte Agression geringe Agression 17 XYY Weitere Agressionsgene nNOS und Testosteron (TDF) nNOS – Nitrogen-Oxid-Synthetase Neuronale Isoform nNOS knockout Mause sind sehr agressiv – hoche Expression des Gens hemmt die Agression Testosteron (TDF) - Kastrierte nNOS knockout Mause sind nicht agressiv - Nach der Beigabe von Testosteron die KO Mause wurden wieder agressiv 18 agresszió Agression Gen der Impulsivität 20 (Serotonin) 5-HT Rezeptor 2B / HTR2B Q20* Allel : Stop-Kodon in Position 20 17 vom 228 Häftlingen hatte dieses Allel 7 vom 295 in der Kontrolgruppe Knock-out Maus: 50% lethal impulsiv 21 Gen der Intelligenz “Gen der Mathematik” acetilkolin CHRM2-Rezeptor: cholinergic muscarinic 2 receptor SNP Klug oder mutig? COMT: Katechol-O-Methyltransferse 22. Chromosom COMT 1/4x Emzymaktivität hoches Dopamin niedrigere Synapsendichte im prefontalen schnelle Entscheidung, aber schwächere kognitive Leistung (2 met Allel) met Allel (Metionin): Cortex val allél (Valin): 4x Emzymaktivität niedriges Dopamin hoche Synapsendichte im prefontalen Cortex Zögerung, aber gute kognitive Leistung (1 oder 2 val Allel) 22 Gen des Glaubens “Gott-Gen” 23 VMAT2: Vesicular Momonamine Transporter 2 Zwei Allele: eine Punktmutation Keine Publikation in einer wissenschaftlichen Zeitschrift VMAT2 Hamer, Dean (2005). The God Gene: How Faith Is Hardwired Into Our Genes. Anchor Books. ISBN 0385720319. Norepinefrin Transporter Autorezeptoren Dominanz GRB10 Kodiert für ein intrazelluläres Adaptorprotein Interagiert mit Rezeptor-Tyrosin-Kinasen, beeinflusst Signalübertragung Ein imprintiertes Gen (mütterliche und väterliche Kopien des Gens werden unterschiedlich expremiert) Väterliche Kopie: wird im Gehirn expremiert, lindert die Dominanz, Knock-out: dominates Verhalten, kein Ausweichen in Röhr-Test Mütterliche Kopie: wird im Körper expremiert (ausser Gehirn) Funktion: reguliert Metabolismus und Wachstum Weitere imprintierte Gene, die Verhalten beeinflussen: Mest, Peg3 (Pfegeverhalten der Weibchen) 24 Neugier 25 Dopamin-Rezeptor-D4 (DRD4) Im ExonIII variabele Nummer von Wiederholungen (2-11) einer 48 BP Sequenz R7 Allel: assoziiert mit erhöchter Suche nach Neuheit Promiskuität, Hyperaktivität (ADHD), Riskieren, Anständigkeit SNP in Position 830: Veränderung des Entdeckungsverhaltens der Meise (Fliegen im offenen Gelände) 26 Gen der Addiktion DRD2: dopamin-D2 receptor gén A1- Variente bindet Dopamin schwächer, als die A2-Variante Belohnungszentrum dopamin ventral tegmental area Bei Drogensüchtigen kommt das A1-Allel häufiger vor Die Sprache 27 Broca-Areal Wernicke-Areal Planum temporale Sprachzentrum Broca-Areal + planum temporale: Mensch Broca terület -Auch bei Affen vorhanden - Keine neue Erfindungen der Evolution – Veränderund der Grösse der Areale Broca-Areal: Wernicke-Areal: Affe Planum temporale : die grammatischen Aspekte von Sprachen, Sprachmotorik, Lautbildung, Lautanalyse, Artikulation und die Bildung abstrakter Wörter integriert auditorische Impulse primär rational entscheidende Prozesse für das Sprachverständnis finden hier statt, Teil des Wernicke-Areals Gene und Chromosomregionen die die Sprachfähigkeit beeinflussen FoxP2 •Mehrere Generationen in einer englischen Familie (KE) -•Probleme mit der Artikulation, Grammatik •Punktmutation im FoxP2 •Kodiert für ein Transkriptionsrepressor der Fox-Proteinfamilie •4 alternative Isoformen •Komplexe räumliche und zeitliche Exprimierungsmuster •Reguliert die Exprimierung von 300-400 anderen Genen im Gehirn CNTNAP2 •Mutante Allele verursachen Sprachprobleme •Wird vom FoxP2 reguliert •Kodiert für ein Strukturprotein der Neurexin-Proteinfamilie •Notwendig für die richtige subzelluläre Lokalisation von K-Kanälen in den Neuronen und Neuron-Glia-Interktionen FoxP1 •Bildet Heterodimer mit FoxP2 •Deletion verursacht Sprachprobleme (+Abnormalität im Kleinhirn, Epilepsie) 29 Evolution von FOXP2 Wird sehr selten mutiert, aber vor 200000 Jahren gab es zwie Mutationen in der menschlichen Evolutionslinie. Neanderthaler hatten auch diese Mutationen, aber ihre Evolution separierte sich von der Evolution der modernen Menschen vor 300000 Jahren. Mensch Silent Mutationen csimpánz Gorilla Orangutan Konnten die Neanderthaler sprechen? Rhesus Maus Missense Mutationen Gesangerwerb Nature 464, 757-762 (1 April 2010) Ein Gen – ein Verhalten – Paradigma 31 •Das „Ein Gen – ein Verhalten”- Paradigma ist eine Vereinfachung!! •Eine Mutation eines einzigen Gens kann mehrere Phenotypen haben, d.h. mehrere Verhalten beeinflussen. •Das gleiche Phenotyp, d.h das gleiche Verhalten kann durch Mutationen in verschiedenen Genen verursacht werden. •Die meisten Phenotypen (Verhalten) werden durch das gleichzeitige Vorhanden verschiedener Varianten mehrerer Gene beeinflusst (genetische Netzwerke). Genetisches Netzwerk Proteine Neuronales Netzwerk Verhalten Ein Gen – ein Verhalten – Paradigma 32 Träger der genetischen Information Weitergabe der genetischen Information an den Nachkommen DNA Kontrolle der Onthogenese Kontrolle der Aktivitäten des erwachsenen Körpers Genetisches Netzwerk Proteine Neuronales Netzwerk Verhalten 33 Ist das Verhalten determiniert? Das menschliche Verhalten ist in den meisten Fällen genetisch nicht determiniert. Die Variation verschiedener Allele vieler Gene predisposieren zu einer bestimmten Form von Verhalten, aber unser Verhalten ist sehr stark durch die Umgebung (Erziehung, Erlebnisse, Erfahrungen) geformt. Sexualverhalten 42 Gen der Monogamie AVPR1: Vasopressin Rezeptor Rocky-Mountains-Wühlmaus – nicht monogamisch Prairie-Wühlmaus - monogamisch Interspecies Variabilität: Rocky-MountainsWühlmaus PrairieWühlmaus Microsatelit avpr1 727 bp – kurzes Allel Individuelle Variabilität: Prairie-Wühlmaus 1 746 bp – langes Allel Prairie-Wühlmaus 2 Verschiedene Genexpressionsmuster 42 Gen der Monogamie AVPR1: Vasopressin Rezeptor Kein direkter Zusammenhang zwischen Promotorlänge und Monogamie “Variationen in Promotorlänge und Sequenz verändern die Exprimierungsmuster in einer unvorhersagbaren und gehirnregionsspezifischen Weise. Diese Variabilität beeinflusst die Aktivität neuronaler Netzwerke, die soziales Verhalten regulieren.” * monogamisch, rot: kurze Promotorvariante, blau: lange Promotorvariante Treue und Untreue AVPR1: vazopressin Rezeptor Microsatelit avpr1 727 bp – kurzes Allel 746 bp – langes Allel Bei Menschen: 16 verschiededene Promotorvarianten eine Allelvariante assoziiert (schwach) mit Autismus, Altruismus und “Tanz-Phenotyp” 45 47 Homosexualität (1) Umweltsfaktoren Vorkommen: •Eineiige Zwillinge: 50% •Zweieiige Zwillinge: 25% •Geschwister: 15% (2) Genetische Faktoren •Ganze population: 5% •Adoptierte Geschwister: 10% Homosexualität Xq28-Region des X-Chromosomes Hypothalamus Evolutionspsychologie: - Gene die bei Männern Homosexualität verursachen, erhöchen die Fruchtbarkeit bei Frauen 48 Sexualverhalten der Taufliege Sexualverhalten der Taufliege Sozialverhalten Egoismus, Selbstlosigkeit Darwinizmus: Kampf um das überleben und um die Fortpflanzung Altruizmus (Selbstlosigkeit): Warum hilft man dem Anderen? Hilfe der Verwandten (inklusives Fitness) Reziproker Altruizmus Gruppeninteresse (Gruppenselektion) 43 Soziobiologie W.illiam D. Hamilton Edward. O. Wilson -- Selbstlosigkeit gegenüber Verwandten Gesamtfitness (inclusive fitness) Geschwister = 1/2 Cousine = 1/8 Meine Gene sind auch in meinen Verwandten da, es lohnt sich besser sie alle zu retten, als mich selbst. Verwandtenselektion (Sippenselektion, kin selection) 44 Eusoziales Verhalten der Bienen Männchen – haploid Weibchen – diploid Weibchen 75% miteinander genetisch identisch! (mit ihren Nachfolgern währen sie nur 50%) Genom sequenziert: Wenige Immungene Viele Odorantrezeptoren Kastenspezifische miRNAs Viele DNA-Methylasen Gen der Selbstlosigkeit AVPR1a Gen – Vazopressinreceptor promotor ORF egoistisch selbstlos 46 Gruppenverhalten Herbert Spencer Sozial-Darwinismus Eugenik Francis Galton 58
