Самер Хаттар - Samer Hattar

Самер Хаттар (арабский سامر حتر)
Родился
Амман, Иордания
Альма-матерЯрмукский университет
ИзвестенМеланопсин
ipRGC
НаградыНаучный сотрудник Альфреда П. Слоана
Стипендия Фонда Люсиль и Дэвида Паккарда в области науки и техники
Премия Альберта Ленингера за исследования
Научная карьера
ПоляНеврология
Хронобиология
УчрежденияУниверситет Джона Хопкинса
Американский университет Бейрута
Хьюстонский университет

Самер Хаттар (арабский سامر حتر) это хронобиолог и лидер в области фоторецепции без формирования изображения. В настоящее время он является руководителем отдела световых и циркадных ритмов в Национальный институт психического здоровья, часть Национальные институты здоровья. Ранее он был доцентом кафедры нейробиологии и биологии Университет Джона Хопкинса в Балтиморе, Мэриленд. Он наиболее известен своим расследованием роли меланопсин и по своей природе светочувствительные ганглиозные клетки сетчатки (ipRGC) в увлечение из циркадные ритмы.

Жизнь

Самер Хаттар родился в Амман, Иордания отцу-иорданцу и матери-ливанке. Выросший в Христианин семью, он планировал стать священник. Он учился в средней школе Terra Sancta, католической средней школе в Аммане, с 1978 по 1988 год. Он получал хорошие оценки на уроках и влюбился в биологию, когда познакомился с ней. Эксперименты с горохом Менделя. Эта страсть вдохновила его на карьеру в науке. Он присутствовал Ярмукский университет в Ирбид для его обучения в бакалавриате, где он специализировался на биологии и на химии. Его высокие оценки принесли ему честь встретиться Хасан бин Талал, князь Иорданский. После окончания Ярмука в 1991 году он получил степень магистра биохимии Американский университет Бейрута в Бейрут. Он начал учебу в аспирантуре по биохимии в 1993 г. Хьюстонский университет где он изучал циркадную регуляцию фактор транскрипции в аплизия.[1] Хаттар получил докторскую степень в отделении нейробиологии им. Соломона Снайдера в Школа медицины Университета Джона Хопкинса, где он сделал открытия на ipRGC. В 2004 году он основал свою лабораторию на кафедре биологии в г. Университет Джона Хопкинса.[2][3] Он женат на Рейджи Курувилла, нейробиолог, также работающий в Johns Hopkins.[4]

Научная работа

Хаттар известен своими работами в области хронобиологии. Ему приписывают открытие, что фотопигмент меланопсин и связанные с ним ipRGC играют важную роль в захвате циркадных ритмов [5][6][7] До работы Хаттара предполагалось, что организмы вовлекаются в ежедневные циклы света и темноты с помощью тех же механизмов, которые отвечают за зрение. Тем не менее, тематические исследования показали, что некоторые полностью слепые люди все еще могут участвовать в этих циклах. Это наблюдение в сочетании с открытием меланопсина Игнасио Провенсио, привело Хаттара к гипотезе о том, что этот фотопигмент может быть ответственным за фотоэлемент.[3]

Меланопсин как циркадный фотопигмент

В 2002 году Хаттар и его коллеги показали, что меланопсин играет ключевую роль в различных световых реакциях, включая зрачковый световой рефлекс, а также синхронизация биологических часов с дневными циклами света и темноты. Он также описал роль меланопсина в ipRGC. Использование гена меланопсина крысы, антитела, специфичного к меланопсину, и флуоресцентная иммуноцитохимия, команда пришла к выводу, что меланопсин экспрессируется в некоторых RGC. С помощью Бета-галактозидаза анализ, они обнаружили, что эти RGC аксоны выйти из глаз вместе с оптический нерв и проект на супрахиазматическое ядро (SCN), основной циркадный водитель ритма у млекопитающих. Они также продемонстрировали, что RGC, содержащие меланопсин, по своей природе обладают светочувствительностью. Хаттар пришел к выводу, что меланопсин является фотопигментом в небольшом подмножестве RGC, который способствует внутренней светочувствительности этих клеток и участвует в их функциях, не связанных с формированием изображения, таких как фотическое увлечение и зрачковый световой рефлекс.[8]

Клетки меланопсина ретранслируют входы от палочек и колбочек

Фототрансдукция и ipRGC у млекопитающих
Свет попадает в глаз и попадает на пигментированный эпителий сетчатки (бордовый). Это возбуждает стержни (серые) и колбочки (синие / красные). Эти клетки синапсируют с биполярными клетками (розовые), которые стимулируют ipRGC (зеленый) и RGC (оранжевый). И RGC, и ipRGC передают информацию в мозг через зрительный нерв. Кроме того, свет может напрямую стимулировать ipRGC через фотопигмент меланопсина. IpRGC уникально проецируются на суперхиазматическое ядро, позволяя организму вовлекаться в циклы света и темноты.

Хаттар, вооруженный знаниями о том, что меланопсин является фотопигментом, ответственным за светочувствительность ipRGC, решил изучить точную роль ipRGC в фотоэнтеррентинге. В 2008 году Хаттар и его исследовательская группа пересадили дифтерия токсин гены в мышь локус гена меланопсина для создания мутант мыши, у которых отсутствовали ipRGC. Исследовательская группа обнаружила, что, хотя мутантам было несложно идентифицировать визуальные цели, они не могли вовлекаться в циклы свет-темнота. Эти результаты привели Хаттара и его команду к выводу, что ipRGC не влияют на зрение, формирующее изображение, но значительно влияют на функции, не связанные с формированием изображения, такие как фотоэнтузиазм.[8]

Разные IPRGC

Дальнейшие исследования показали, что ipRGC проецируются на разные ядра мозга для управления функциями, не связанными с формированием изображения, и функциями формирования изображения.[9] К этим областям мозга относятся SCN, где ввод от ipRGC необходим для фотоэнтерпенизма циркадных ритмов, и оливарное претектальное ядро (OPN), где входные данные от ipRGC контролируют световой рефлекс зрачка.[10] Хаттар и его коллеги провели исследование, которое продемонстрировало, что ipRGC проецируются на гипоталамические, таламические, стратальные, стволовые и лимбические структуры.[11] Хотя изначально ipRGC рассматривались как однородная популяция, дальнейшие исследования показали, что существует несколько подтипов с отличной морфологией и физиологией.[9] С 2011 года лаборатория Хаттара[12] внес свой вклад в эти открытия и успешно выделил подтипы ipRGC.[10]

Разнообразие IPRGC

Хаттар и колледжи используются Cre на основе стратегии маркировки ipRGC, чтобы выявить, что существует по крайней мере пять подтипов ipRGC, которые проецируются на ряд центральных целей.[10] На сегодняшний день у грызунов охарактеризовано пять классов ipRGC, от M1 до M5. Эти классы различаются по морфологии, дендритной локализации, содержанию меланопсина, электрофизиологическим профилям и проекциям.[9]

Разнообразие клеток M1

Хаттар и его коллеги обнаружили, что даже среди подтипов ipRGC можно выделить группы, которые по-разному контролируют циркадное и зрачковое поведение. В экспериментах с ipRGC M1 они обнаружили, что фактор транскрипции Brn3b выражается с помощью M1 ipRGC, нацеленных на OPN, но не с помощью тех, которые нацелены на SCN. Используя эти знания, они разработали эксперимент по скрещиванию меланопсина-Cre мышей с мышами, которые условно экспрессировали токсин из локуса Brn3b. Это позволило им выборочно удалить только OPN, проецирующий M1 ipRGCS, что привело к потере зрачковых рефлексов. Однако это не повлияло на увлечение циркадными фотографиями. Это продемонстрировало, что ipRGC M1 состоят из молекулярно различных субпопуляций, которые иннервируют разные области мозга и выполняют определенные индуцируемые светом функции.[10] Выделение «меченой линии», состоящей из различных молекулярных и функциональных свойств в высокоспецифическом подтипе ipRGC, было первым важным для этой области. Это также подчеркнуло степень, в которой молекулярные сигнатуры можно использовать для различения популяций RGC, которые в противном случае выглядели бы одинаковыми, что, в свою очередь, облегчает дальнейшее исследование их конкретного вклада в визуальную обработку.[10]

Психологическое воздействие светового воздействия

Предыдущие исследования циркадной биологии установили, что воздействие света в ненормальные часы приводит к недосыпание и нарушение циркадной системы, что влияет на настроение и когнитивное функционирование. Хотя эта косвенная связь была подтверждена, было проведено не так много работы, чтобы изучить, существует ли прямая связь между нерегулярным освещением, отклоняющимся настроением, когнитивной функцией, нормальным режимом сна и циркадными колебаниями. В исследовании, опубликованном в 2012 году, Лаборатория Хаттар смогла показать, что девиантные световые циклы напрямую вызывают депрессия -подобные симптомы и приводят к нарушению обучения у мышей, независимо от спать и циркадные колебания.[13]

Влияние на настроение

ipRGC проецируются в области мозга, которые важны для регулирования циркадной ритмики и сна, в первую очередь SCN, субпаравентрикулярное ядро ​​и вентролатеральную преоптическую область. Кроме того, ipRGC передают информацию во многие области в сети. лимбическая система, который сильно привязан к эмоциям и памяти. Чтобы изучить взаимосвязь между отклоняющимся световым воздействием и поведением, Хаттар и его коллеги изучили мышей, подвергшихся чередованию 3,5-часового светового и темного периодов (мыши T7), и сравнили их с мышами, подвергавшимися чередованию 12-часового светового и темного периодов (мыши T24) . По сравнению с циклом T24, мыши T7 получили такое же количество общего сна и их циркадную экспрессию PER2, элемент кардиостимулятора SCN, не был нарушен. В течение цикла Т7 мышей подвергали воздействию света на всех циркадных фазах. Световые импульсы, представленные ночью, приводят к выражению фактора транскрипции. c-Fos в миндалина, боковая габенула и субпаравентрикулярное ядро, что также указывает на возможное влияние света на настроение и другие когнитивные функции.[14]

Мыши, подвергшиеся циклу Т7, проявляли симптомы депрессии, проявляя сниженное предпочтение сахароза (сахарозная ангедония) и демонстрируют большую неподвижность, чем их аналоги Т24 в тест принудительного плавания (FST). Кроме того, мыши Т7 сохраняли ритмичность в сыворотке крови. кортикостерон однако уровни были повышены по сравнению с мышами Т24, что связано с депрессией. Хронический прием антидепрессанта Флуоксетин снижение уровня кортикостерона у мышей T7 и снижение депрессивно-подобного поведения при сохранении их циркадных ритмов.[13]

Влияние на обучение

В гиппокамп это структура лимбической системы, которая получает проекции от ipRGC. Требуется для консолидации кратковременные воспоминания в долгосрочные воспоминания а также пространственная ориентация и навигация. Депрессия и повышенный уровень кортикостерона в сыворотке связаны с нарушением обучаемости гиппокампа. Хаттар и его команда проанализировали мышей T7 в Водный лабиринт Морриса (MWM), задача пространственного обучения, при которой мышь помещается в небольшой бассейн с водой и проверяется способность мыши определять и запоминать местоположение спасательной платформы, расположенной чуть ниже ватерлинии. По сравнению с мышами T24, мышам T7 потребовалось больше времени, чтобы найти платформу в последующих испытаниях, и они не показали предпочтения квадранту, содержащему платформу. Кроме того, у мышей Т7 обнаружено нарушение гиппокампа. долгосрочное потенцирование (LTP) при воздействии стимуляция тета-взрывом (TBS). Память распознавания также была затронута: мыши T7 не смогли показать предпочтение новым объектам в тесте распознавания новых объектов.[15]

Необходимость ipRGC

Мыши без (Opn4АДТА / АДТА мыши) не восприимчивы к негативным эффектам аберрантного светового цикла, что указывает на то, что световая информация, передаваемая через эти клетки, играет важную роль в регуляции настроения и когнитивных функций, таких как обучение и память.[16]

Награды и отличия

  • Премия Альберта Ленингера за исследования, 2004 г.[17]
  • Научный сотрудник Альфреда П. Слоана, 2006 г.[18][мертвая ссылка ]
  • Стипендия Фонда Люсиль и Дэвида Паккарда в области науки и техники, 2006 г.[18]

использованная литература

  1. ^ «Событие NACS :: Атипичные фоторецепторы млекопитающих влияют на циркадные ритмы, настроение и обучение». NACS: Программа по неврологии и когнитивным наукам, Мэрилендский университет, Колледж-Парк. Архивировано из оригинал 4 сентября 2014 г.. Получено 12 апреля 2013.
  2. ^ «Самер Хаттар - Биология». Университет Джона Хопкинса. Архивировано из оригинал на 2014-09-04.
  3. ^ а б Хендрикс, Мелисса. "Clock Wise". Журнал Джона Хопкинса. Университет Джона Хопкинса. Получено 22 апреля 2015.
  4. ^ "Рейджи Курувилла". Кафедра биологии. Университет Джона Хопкинса. Получено 27 декабря 2016.
  5. ^ Репперт, Стивен; Уивер, Д. Р. (29 августа 2002 г.). «Координация суточного ритма у млекопитающих». Природа. 418 (6901): 935–941. Bibcode:2002Натура 418..935р. Дои:10.1038 / природа00965. PMID  12198538.
  6. ^ Шмидт, Тиффани; Делай, Майкл; Дейси, Деннис; Лукас, Роберт; Хаттар, Самер; Матыня, Анна (9 ноября 2011 г.). «Меланопсин-позитивные по своей природе светочувствительные ганглиозные клетки сетчатки: от формы к функции». Журнал неврологии. 31 (45): 16094–16101. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.4132-11.2011. ЧВК  3267581. PMID  22072661.
  7. ^ Сансони, Паола; Меркателли, Лука; Фарини, Алессандро (2015). Устойчивое внутреннее освещение. Springer. п. 290. ISBN  9781447166337. Получено 8 апреля 2015.
  8. ^ а б Грэм, Дастин. "Клетки ганглиона меланопсина: немного мух в глазах млекопитающих". Webvision Организация сетчатки и зрительной системы. Медицинский факультет Университета Юты. Архивировано из оригинал 27 апреля 2011 г.. Получено 9 апреля 2015.
  9. ^ а б c Матыня, Анна (3 сентября 2013 г.). «Размывание границ зрения: новые функции по своей природе светочувствительных ганглиозных клеток сетчатки». Журнал экспериментальной неврологии. 7: 43–50. Дои:10.4137 / JEN.S11267. ЧВК  4089729. PMID  25157207.
  10. ^ а б c d е Дханде, ОС; Хуберман, AD (19 ноября 2013 г.). «Карты ганглиозных клеток сетчатки в головном мозге: значение для визуальной обработки». Текущее мнение в нейробиологии. 24 (1): 133–142. Дои:10.1016 / j.conb.2013.08.006. ЧВК  4086677. PMID  24492089.
  11. ^ Gaggioni G; Maquet P; Шмидт С; Dijk Dj; Vandealle G (8 июля 2014 г.). «Нейровизуализация, познание, свет и циркадные ритмы». Границы системной нейробиологии. 8: 126. Дои:10.3389 / fnsys.2014.00126. ЧВК  4086398. PMID  25071478.
  12. ^ "Лаборатория Хаттар". Университет Джона Хопкинса. 2014 г.. Получено 27 декабря 2016.
  13. ^ а б Дульсис, Давиде; Джамшиди, Пуйя; Leutgeb, Стефан; Спитцер, Николас С. (26 апреля 2013 г.). «Переключение нейротрансмиттеров во взрослом мозге регулирует поведение». Наука. 340 (6131): 449–453. Bibcode:2013Наука ... 340..449D. Дои:10.1126 / наука.1234152. PMID  23620046.
  14. ^ Масана, Мичиган (декабрь 1996 г.). «Индуцированная светом экспрессия мРНК c-fos в супрахиазматическом ядре и сетчатке мышей C3H / HeN». Молекулярные исследования мозга. 42 (2): 193–201. Дои:10.1016 / s0169-328x (96) 00031-9. PMID  9013774.
  15. ^ Зауэр, Йонас-Фредерик (3 марта 2015 г.). «Нарушение функции интернейронов с быстрым скачком в генетической мышиной модели депрессии». eLife. 4. Дои:10.7554 / elife.04979. ЧВК  4374525. PMID  25735038.
  16. ^ Монтеджа, Лиза; Кавалали, Э. Т. (2012). «Циркадные ритмы: обнаружена депрессия». Природа. 491 (7425): 537–538. Дои:10.1038 / природа11752. PMID  23151474.
  17. ^ "Молодые следователи, 8 апреля 2004 г.". Купол | Johns Hopkins Medicine. Архивировано из оригинал на 2004-07-07.
  18. ^ а б http://www.bio.jhu.edu/Directory/FacultyHonors.aspx

внешние ссылки