Artikel zur Langlebigkeit

Schlüsselprotein für die Langlebigkeit von Hirnstammzellen identifiziert

Schlüsselprotein für die Langlebigkeit von Hirnstammzellen identifiziert
  • Ein auf neuralen Stammzellen vorkommender Rezeptor namens Insulinrezeptor (INSR) ist für die Langlebigkeit von Hirnstammzellen und die kognitive Funktion von entscheidender Bedeutung. 

  • INSR spielt eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung spezialisierter Hirntumorzellen, die als Glioblastom-Stammzellen (GBM) bekannt sind.

  • Als sie INSR in den GBM-Stammzellen inaktivierten, hemmten sie das Wachstum dieser tumorbildenden Zellen.

  • Frühere Untersuchungen ergaben, dass das als Insulin-ähnlicher Wachstumsfaktor II (IGF-II) bekannte Signalprotein notwendig ist, um die neuralen Stammzellen in den beiden Regionen des erwachsenen Gehirns zu erhalten, in denen sich diese Stammzellen befinden, die eine Neurogenese durchlaufen können, um neu zu werden Neuronen. 

  • Nun fanden sie heraus, dass die Anzahl neuronaler Stammzellen in der subventrikulären Zone im Gehirn von Mäusen, denen das INSR fehlte, deutlich zurückging, was auf die Bedeutung des INSR für den Pool neuronaler Stammzellen hinweist.

Dieser Artikel wurde auf EurekAlert.org veröffentlicht: 

Laut einer Rutgers-Studie ist ein Rezeptor, der erstmals als notwendig für die Insulinwirkung identifiziert wurde und der sich auch auf neuralen Stammzellen tief im Gehirn von Mäusen befindet, von zentraler Bedeutung für die Langlebigkeit von Hirnstammzellen Gehirngesundheit und zukünftige Therapien für Hirnerkrankungen.

Der studie, erscheint in der Zeitschrift Stammzellenberichte, lokalisiert ein spezifisches Protein, das als Insulinrezeptor (INSR) bekannt ist und auf den neuralen Stammzellen in der subventrikulären Zone des Gehirns reichlich vorhanden ist. Im Laufe der Entwicklung entsteht aus neuralen Stammzellen das gesamte Nervensystem, das bis ins Erwachsenenalter bestehen bleibt. Im Laufe des Lebens produzieren diese neuronalen Stammzellen neue Neuronen und nicht-neuronale Zellen, die die Infrastruktur und Funktion des Gehirns aufrechterhalten.

Unabhängig davon machten die Wissenschaftler bei der Untersuchung von Hirntumoren eine weitere Entdeckung: INSR spielt eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung und Aufrechterhaltung einer Population spezialisierter Hirntumorzellen, die als Glioblastom-Stammzellen (GBM) bekannt sind. Als sie das INSR in den GBM-Stammzellen inaktivierten, hemmten sie das Wachstum dieser primitiven tumorbildenden Zellen.

„Es ist wichtig, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die für das Wachstum und die Erhaltung der Stammzellen des Gehirns in normalen und abnormalen Wachstumszuständen entscheidend sind“, sagte Studienautor Steven Levison, Professor für Neurowissenschaften in der Abteilung für Pharmakologie, Physiologie und Neurowissenschaften und Direktor des Labors für Regenerative Neurobiologie am Rutgers, New Jersey, medizinische Fakultät. „Das Verständnis der Signale, die diese primitiven Zellen regulieren, könnte eines Tages zu neuen Therapeutika für Hirnerkrankungen führen.“

Viele neurodegenerative Erkrankungen hängen mit der Zerstörung von Gehirnzellen zusammen, sagte Co-Autorin Teresa Wood, eine angesehene Professorin und Rena Warshow-Stiftungslehrstuhlinhaberin in der Abteilung für Pharmakologie, Physiologie und Neurowissenschaften an der Rutgers New Jersey Medical School.

„Wenn wir beeinflussen könnten, wie Hirnstammzellen funktionieren, dann könnten wir dieses Wissen nutzen, um erkrankte oder tote Gehirnzellen durch lebende zu ersetzen, was die Behandlung von neurologischen Erkrankungen und Hirnverletzungen vorantreiben würde“, sagte Wood, der auch lehrt und forscht das Cancer Institute of New Jersey.

Zellrezeptoren wie INSR sind Proteinmoleküle, die sich auf der Oberfläche von Zellen befinden. Natürliche oder vom Menschen hergestellte Substanzen, die das „Schloss“ eines Rezeptors öffnen, können eine Zelle dazu anregen, sich zu teilen, zu differenzieren oder zu sterben. Durch die Identifizierung, welche Rezeptoren diese Funktionen bei bestimmten Zelltypen ausführen, und durch das Verständnis ihrer Strukturen und Funktionen können Wissenschaftler Substanzen entwickeln, die als Schlüssel für Rezeptoren fungieren, um sie „an“ oder „aus“ zu schalten.

Frühere Studien dieses Forscherteams hatten gezeigt, dass ein bestimmter „Schlüssel“, das als Insulin-ähnlicher Wachstumsfaktor II (IGF-II) bekannte Signalprotein, notwendig ist, um die neuralen Stammzellen an den beiden Stellen des erwachsenen Gehirns zu erhalten die diese primitiven Zellen beherbergen.

Im aktuellen Experiment wollten Wissenschaftler den Rezeptor identifizieren. Dazu verwendeten sie genetische Werkzeuge, die es ihnen ermöglichten, sowohl das INSR zu löschen als auch ein fluoreszierendes Protein einzuführen, um die neuralen Stammzellen und die von ihnen erzeugten Zellen zu verfolgen. Sie fanden heraus, dass die Anzahl neuronaler Stammzellen in der subventrikulären Zone im Gehirn von Mäusen, denen das INSR fehlte, zusammenbrach.

Die adulte Neurogenese – die Idee, dass im erwachsenen Gehirn neue Zellen produziert werden – ist seit Ende der 1990er Jahre ein aufstrebendes wissenschaftliches Forschungsgebiet, als Forscher in Laborstudien an Gehirnen von Menschen, Primaten und Vögeln bestätigten, was bisher nur eine Theorie war. Neuronale Stammzellen beim Erwachsenen sind Stammzellen, die sich selbst erneuern und neue Neuronen sowie die unterstützenden Zellen des Gehirns, Oligodendrozyten und Astrozyten, produzieren können.

„Angesichts des weitverbreiteten Interesses an Stammzellen sowie der Frage, ob Veränderungen an adulten Stammzellen zu Krebs beitragen könnten, dürften unsere Forschungsergebnisse von Interesse sein“, sagte Levison.



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