Genetische und Umweltfaktoren der Aggression in Zebrafischen

Aggression ist eine Form der sozialen Interaktion mit dem Ziel andere zu verletzen. Der Grund warum manche Menschen aggressiv sind, während andere es nicht sind, scheint in individuellen genetischen Unterschieden als auch in unterschiedlichen Lebenserfahrungen zu liegen. Tatsächlich wurden in Studien einzelne Gene mit aggressivem Verhalten in Verbindung gebracht wobei gezeigt wurde, dass Menschen mit Mutationen in diesen Genen öfter aggressiv sind als Menschen ohne diese Gendefekte. Die Prozesse im Gehirn die zu dieser erhöhten Aggressivität führen sind allerdings unbekannt. Zebrafische (Danio rerio) sind ein aufstrebendes Tiermodell in der Verhaltensforschung, weil diese Fische ein breites Spektrum an Verhaltensweisen zeigen, und mit relativ einfachen Mitteln genetisch verändert werden können. In meinem Forschungsprojekt Die Rolle von genetischen und Umweltfaktoren in der Entstehung von aggressiven Verhalten von Zebrafischen werde ich die Rolle ausgewählter Gene für aggressives Verhalten untersuchen. Im Detail plane ich einerseits mittels molekularbiologischer Methoden ausgewählte Gene zu mutieren und andererseits gezielt aggressive Fischlinien zu züchten. Um die Konsequenzen dieser Interventionen zu eruieren, werde ich das Verhalten als auch die Neurochemie dieser Fische analysieren. Von speziellem Interesse ist dabei, ob diese neuen Fischlinien aggressiver sind als Kontrollzebrafische. Bei der neurochemischen Analyse werde ich mich auf Neurotransmitter und auch auf Enzyme welche bei der Produktion, beim Abbau oder beim Transport von Neurotransmittern eine Rolle spielen fokussieren. Diese Analyse ist von besonderem Interesse, weil Neurotransmitterveränderungen (vor allem erhöhtes Serotonin) aggressives Verhalten fördern können. Schlussendlich möchte ich untersuchen ob Umweltfaktoren die Zebrafischaggression beeinflussen, was durch die Aufzucht der Fische in unterschiedlich ausgestatteten Aquarien erreicht werden kann. Meine Hypothese ist, dass die neuen Zebrafischlinien aggressiver sind als Kontrollzebrafische und dass deren Gehirne einzigartige Neurotransmitterveränderungen in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen aufweisen. Das Projekt soll im Labor von Dr. Norton durchgeführt werden, einem führenden Experten für Aggresions- und Zebrafischforschung, welcher an seiner Universität über einzigartige Technologien verfügt, die für dieses Projekt notwendig sind. Ich erwarte mir, dass die neuen Zebrafischlinien unser derzeitiges Wissen über die genetische Basis von Aggression erweitern und möglicherweise die Entwicklung neuer, besserer Antiaggressionsmedikamente vorantreiben.

Aggression ist eine Form der sozialen Interaktion mit dem Ziel andere zu verletzen. Der Grund warum manche Menschen aggressiv sind, während andere es nicht sind, scheint in individuellen genetischen Unterschieden als auch in unterschiedlichen Lebenserfahrungen zu liegen. Tatsächlich wurden in Studien einzelne Gene mit aggressivem Verhalten in Verbindung gebracht wobei gezeigt wurde, dass Menschen mit Mutationen in diesen Genen öfter aggressiv sind als Menschen ohne diese Gendefekte. Die genauen Prozesse im Gehirn die zu dieser erhöhten Aggressivität führen sind allerdings weitgehend unbekannt. Zebrafische (Danio rerio) sind ein aufstrebendes Tiermodell in der Verhaltensforschung, weil diese Fische ein breites Spektrum an Verhaltensweisen zeigen, und mit relativ einfachen Mitteln genetisch verändert werden können. In meinem Forschungsprojekt, habe ich von diesen Vorteilen Gebrauch gemacht um die Rolle ausgewählter Gene für aggressives Verhalten zu untersuchen. Außerdem habe ich mittels gezielter Züchtung von aggressiven und nicht aggressiven Fischlinien versucht neue Gene zu identifizieren, welche eine Rolle beim Aggressionsverhalten spielen. Besonders interessante Ergebnisse lieferte die Untersuchung des Histamin H3 Rezeptor Gens. Dieser Rezeptor ist von immenser Bedeutung für Histaminwirkungen im Gehirn. Genetische Inaktivierung dieses Rezeptors führte zu reduzierter Aggressivität und erhöhter Ängstlichkeit der untersuchten Fische. Außerdem zeigte sich in jungen genetisch veränderten Zebrafischen, dass die neuronale Aktivität im Vorderhirn erhöht ist, während sie im Hirnstamm erniedrigt ist und dass die Konnektivität zwischen den einzelnen Gehirnarealen verändert ist. In adulten Individuen konnten wir diese Aktivitätsveränderungen Gehirnarealen zuweisen, welche wichtig für soziales Verhalten sind und auch den Nervenzellen welche Histamin produzieren. Translational gesehen, könnte dieser Rezeptor also eine neue, interessante therapeutische Route darstellen um Krankheiten bei denen exzessive Aggression im Vordergrund steht zu therapieren. Mit Hilfe der gezielten Züchtung von aggressiven und nicht aggressiven Fischlinien konnten wir zeigen, dass aggressives Verhalten über mehrere Generationen vererbbar ist. Außerdem zeigten sich enorme Unterschiede in der Genexpression im Gehirn zwischen den zwei Fischlinien. Mehrere hundert Gene waren entweder hoch- oder auch hinunterreguliert in sehr aggressiven Fischen im Vergleich zu nicht aggressiven Fischen. Die molekulare Funktion vieler dieser Gene ist nicht im Detail bekannt, was aber das Potential hat neue Mechanismen der Aggressionsentstehung zu finden und generell die neurogenetische Basis der Aggression besser zu verstehen. Zusammengefasst hat dieses Projekt gezeigt, dass Aggression in Zebrafischen eine starke genetische Basis hat. Ich erwarte mir, dass die neuen Zebrafischlinien die innerhalb dieses Projektes kreiert wurden und auch die gefunden aggressionsassoziierten Gene unser derzeitiges Wissen über die genetische Basis von Aggression über die kommenden Jahre erweitern und möglicherweise die Entwicklung neuer, besserer Antiaggressionsmedikamente vorantreiben.