Wetenschappers tonen aan dat mannelijke cichliden met een lage sociale status hogere niveaus van oxidatieve stress in hun hersenen hebben, wat in verband wordt gebracht met slechtere mentale en neurologische gezondheid bij mensen.
Bij sociale vissen zoals cichliden is status alles. Mannelijke vissen met een hoge status zijn territoriaal en kleurrijk – ze verdedigen territoria en planten zich voort met vrouwtjes. Mannelijke vissen met een lage status, die minder kleurrijk zijn en geen territoria kunnen behouden, zijn niet reproductief actief. Wetenschappers die proberen te begrijpen hoe deze sociale stress de vissen beïnvloedt, hebben de hersenen van cichliden onderzocht en ontdekten dat vissen met een lage status over het algemeen hogere niveaus van oxidatieve stress hadden. Dit wordt in verband gebracht met slechtere mentale en neurologische gezondheid bij mensen. Daarentegen hadden vissen met een hoge status over het algemeen hogere niveaus van antioxidanten, die beschermen tegen schade door oxidatieve stress.
Sociale stress is slecht voor je hersenen. Het wordt beschouwd als een belangrijke veroorzaker van de ophoping van oxidatieve stress in de hersenen, wat mogelijk bijdraagt aan psychische problemen en neurodegeneratieve aandoeningen. Hoe sociale stress oxidatieve stress veroorzaakt en hoe sociale status dit beïnvloedt, is echter nog niet goed begrepen. Door een zeer sociale, hiërarchische vissensoort zoals cichliden te bestuderen, hebben wetenschappers nu vastgesteld dat sociale stress de oxidatieve stress in de hersenen van vissen met een lage status verhoogt.
“Wij hebben ontdekt dat een lage sociale rang over het algemeen gekoppeld was aan hogere niveaus van oxidatieve stress in de hersenen,” zegt Dr. Peter Dijkstra van Central Michigan University, hoofdauteur van het artikel in Frontiers in Behavioral Neuroscience. “De patronen van oxidatieve stress in de hersenen worden waarschijnlijk beïnvloed door sociale ervaringen die cellulaire processen in de hersenen moduleren.”
Een wereld waar vissen elkaar opeten
Mannelijke cichliden kennen een strikte, goed zichtbare sociale hiërarchie. Dominante mannetjes, met hogere niveaus van androgeenhormonen, zijn groter, agressiever en kleurrijker dan ondergeschikte mannetjes. Ze verdedigen territoria en verleiden vrouwtjes. Hormonen zoals androgenen, die door sociale stress worden geactiveerd, worden in verband gebracht met veranderingen in oxidatieve stress in verschillende organen. Daarom zijn cichliden, met hun stressvolle sociale levens die sterk verbonden zijn met androgeenspiegels, ideaal om de impact van sociale stress op oxidatieve stress te bestuderen.
De onderzoekers plaatsten 15 grote tanks, elk verdeeld in twee compartimenten, en voegden zes vrouwtjes en twee mannetjes toe aan elk compartiment. Hierdoor konden de vissen vrij met elkaar omgaan en visueel interactie hebben met de groep in het aangrenzende compartiment. Elke tank bevatte ook een halve bloempot, zodat het dominante mannetje een territorium kon verdedigen. Om het gedrag van de cichliden te meten, filmden de wetenschappers de vissen en registreerden ze hun waargenomen gedrag. In bijna alle groepen ontwikkelde zich snel een hiërarchie die gedurende het experiment stabiel bleef.
Aan het einde namen de onderzoekers bloedmonsters van de mannelijke vissen en onderzochten hun hersenen. Ze maten de grootte en lengte van de vissen, evenals de grootte van hun gonaden ten opzichte van hun lichaam (grotere gonaden wijzen op hogere androgeenspiegels). In elke hersendivisie maten ze markers van oxidatieve stress en antioxidatieve capaciteit, die oxidatieve stress tegengaat. Daarnaast onderzochten ze oxidatieve schade aan DNA in de hersenen.
Een stressvolle samenleving
De onderzoekers ontdekten dat vissen met een lage sociale status hogere niveaus van oxidatieve stress en een lagere antioxidatieve capaciteit hadden dan vissen met een hoge status. Hoewel de vissen met een hogere status meer markers van oxidatieve stress in hun bloed hadden, leken hun hersenen beter beschermd. Indicatoren van reproductieve activiteit, geassocieerd met een hoge status, werden gekoppeld aan hogere niveaus van antioxidanten en lagere niveaus van oxidatieve stress in de hersenen. Dit kan verband houden met hun androgeenspiegels, die in sommige gevallen neuroprotectief kunnen zijn. Vissen met een lage status hadden kleinere gonaden en dus lagere androgeenspiegels.
De effecten van status op oxidatieve stress blijken echter complex. Toen de onderzoekers markers van oxidatieve DNA-schade en antioxidatieve capaciteit in verschillende hersendelen onderzochten, ontdekten ze dat verschillende markers op verschillende manieren door sociale status werden beïnvloed.
“Het is belangrijk op te merken dat de patronen die we hebben gevonden met betrekking tot oxidatieve stress in de hersenen niet per se ‘slecht’ zijn voor het dier,” aldus Dijkstra. “Misschien kunnen we in de toekomst de gevolgen van oxidatieve stress in de hersenen voor de fitheid van de dieren bestuderen. Maar het aantonen dat oxidatieve stress verband houdt met sociale stress is belangrijk en kan inzicht geven in de mechanismen waarmee sociale stress oxidatieve stress en ziektes in de hersenen bevordert.”
“Sociale competitie bij onze cichliden is een geweldig modelsysteem om te begrijpen hoe competitie in onze moderne menselijke samenlevingen belangrijke fysiologische functies beïnvloedt,” voegde Dijkstra toe. “We vergelijken onszelf voortdurend met anderen, en dit wordt nog versterkt door sociale media. Maar ik zou voorzichtig zijn om onze bevindingen direct te relateren aan menselijke samenlevingen.”
De onderzoekers waarschuwen dat gerichtere studies nodig zijn om de impact van de wisselwerking tussen sociale stress en oxidatieve stress in specifieke hersengebieden te begrijpen.
“Ik denk dat we enkele interessante patronen hebben ontdekt in verschillende hersendelen,” zei Dijkstra. “De volgende stap is om de regulering van oxidatieve stress beter te begrijpen en hoe sociale stress dit beïnvloedt. Dit vereist meer rigoureuze experimentele studies.”
Journal/conference: Frontiers in Behavioral Neuroscience
Link