Artikel zur Langlebigkeit

Astrozytenzellen sind der Schlüssel zum Gedächtnis und Lernen

astrozytenzellen im Gehirn sind der Schlüssel zum Gedächtnis und Lernen
  • Astrozyten, die am häufigsten vorkommenden Zellen im Gehirn, regulieren direkt das Gedächtnis und die Lernfähigkeit. 

  • Bisher ging man davon aus, dass Astrozyten lediglich eine unterstützende Rolle im Gehirn spielen.

  • Der Transkriptionsfaktor NFIA reguliert die Astrozytenentwicklung.

  • In dieser Studie hatten Mäuse, denen das NFIA-Gen fehlte, defekte Astrozyten im Hippocampus, obwohl Astrozyten in anderen Gehirnregionen nicht betroffen waren.

  • Die Veränderungen der Astrozyten waren mit Störungen der Lern- und Erinnerungsfähigkeit aufgrund von Störungen der Funktion und Kommunikation der neuronalen Schaltkreise verbunden. 

Dieser Artikel wurde in den Baylor College of Medicine News veröffentlicht:

Forscher am Baylor College of Medicine zeigen, dass Astrozyten, die am häufigsten vorkommenden Zellen im Gehirn, eine direkte Rolle bei der Regulierung neuronaler Schaltkreise spielen, die an Lernen und Gedächtnis beteiligt sind. Die Ergebnisse erscheinen in der Zeitschrift Neuron.

„Es wird immer deutlicher, dass Astrozyten viel mehr sind als nur unterstützende Zellen im gesunden erwachsenen Gehirn. Sie spielen eine direkte Rolle bei einer Vielzahl komplexer und wesentlicher Funktionen, einschließlich der neuronalen Kommunikation über Synapsen und der Regulierung neuronaler Schaltkreisfunktionen“, sagte korrespondierender Autor Dr. Benjamin Deneen, Professor für Neurochirurgie und Mitglied des Center for Stem Cell and Regenerative Medizin in Baylor. „In dieser Studie zeigen wir eine neue Rolle von Astrozyten bei der normalen Gehirnfunktion.“

Frühere Arbeiten zeigten, dass Astrozyten vielfältige Populationen mit einzigartigen zellulären, molekularen und funktionellen Eigenschaften umfassen. Sie besetzen unterschiedliche Gehirnregionen, was auf eine regionale Spezialisierung hinweist. Es gibt Hinweise darauf, dass Transkriptionsfaktoren – Proteine, die an der Steuerung der Genexpression beteiligt sind – die Vielfalt der Astrozyten regulieren. Deneen und seine Kollegen wollten ein besseres Verständnis der Rolle des Transkriptionsfaktors NFIA, eines bekannten Regulators der Astrozytenentwicklung, bei der Gehirnfunktion erwachsener Mäuse erlangen.

Die Forscher arbeiteten mit einem Mausmodell, das sie gentechnisch so verändert hatten, dass das NFIA-Gen speziell in erwachsenen Astrozyten im gesamten Gehirn fehlte. Sie analysierten mehrere Gehirnregionen und suchten nach Veränderungen in der Morphologie, Physiologie und Genexpressionssignaturen der Astrozyten.

„Wir fanden heraus, dass NFIA-defiziente Astrozyten fehlerhafte Formen und veränderte Funktionen aufwiesen“, sagte Deneen, der den Dr. Russell J. und Marian K. Blattner-Lehrstuhl innehat und Mitglied des Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center in Baylor ist. „Obwohl das NFIA-Gen in allen Gehirnregionen eliminiert wurde, waren überraschenderweise nur die Astrozyten im Hippocampus stark verändert. Andere Regionen wie die Hirnrinde und der Hirnstamm waren nicht betroffen.“

Astrozyten im Hippocampus hatten außerdem eine geringere Kalziumaktivität – Kalzium ist ein Indikator für die Astrozytenfunktion – sowie eine verminderte Fähigkeit, von Neuronen freigesetzte Neurotransmitter zu erkennen. NFIA-defiziente Astrozyten waren auch nicht so eng mit Neuronen verbunden wie normale Astrozyten.

Wichtig ist, dass alle diese morphologischen und funktionellen Veränderungen mit Mängeln in der Lern- und Erinnerungsfähigkeit der Tiere in Zusammenhang standen. Dies lieferte den ersten Beweis dafür, dass Astrozyten in gewissem Maße die neuronalen Schaltkreise steuern, die Lernen und Gedächtnis vermitteln.

„Astrozyten im Gehirn stehen den Neuronen physisch nahe und kommunizieren mit ihnen. Neuronen setzen Moleküle frei, die Astrozyten erkennen und auf die sie reagieren können“, sagte Deneen. „Wir schlagen vor, dass NFIA-defiziente Astrozyten nicht in der Lage sind, Neuronen so gut zuzuhören wie normale Astrozyten, und daher nicht angemessen reagieren können, indem sie die Unterstützung bieten, die für eine effiziente Gedächtnisschaltkreisfunktion und neuronale Übertragung erforderlich ist.“ Dadurch wird der Schaltkreis gestört, was zu Lern- und Gedächtnisstörungen führt.“

Die Studie wurde veröffentlicht in Neuron im April 2020. 



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