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Neue Rolle von Mikrogliazellen als Neuronenmodulatoren entdeckt

Neue Rolle von Mikrogliazellen als Neuronenmodulatoren entdeckt
  • Eine neue Studie ergab, dass Mikrogliazellen, die als Aasfresser zur Entfernung sterbender Zellen fungieren, auch als Neuronenmodulatoren fungieren. 

  • Diese neue Rolle deutet darauf hin, dass Mikroglia das Gehirn möglicherweise vor Anomalien im Zusammenhang mit neurodegenerativen und entzündlichen Erkrankungen schützen kann.

  • Die Mikroglia kann die neuronale Aktivierung erkennen und darauf reagieren und eine negative Rückmeldung über übermäßige neuronale Aktivität geben.

Dieser Artikel wurde auf EurekAlert.org veröffentlicht: 

Ein Forschungsteam vom Berg Sinai hat herausgefunden, dass Immunzellen im Gehirn, die als Aasfresser fungieren, um absterbende Zellen zu entfernen, möglicherweise auch eine entscheidende Rolle bei der Verhaltensregulation bei Mäusen und Menschen spielen.

Die neu identifizierte Funktion der als Mikroglia bekannten Fresszellen, das Gehirn vor abnormaler Aktivierung bei Gesundheit und Krankheit zu schützen, hat Auswirkungen auf die Behandlung von Verhaltensstörungen im Zusammenhang mit neurodegenerativen und entzündlichen Erkrankungen beim Menschen. Die Studie wurde am 30. September 2020 in Nature veröffentlicht.

„Wenn wir über die Gehirnfunktion nachdenken, denken wir normalerweise darüber nach, wie Neuronen unsere Gedanken und unser Verhalten steuern“, sagt Anne Schaefer, MD, PhD, Professorin für Neurowissenschaften und Psychiatrie an der Icahn School of Medicine am Mount Sinai und leitende Autorin von die Studie.

„Aber das Gehirn enthält auch große Mengen nicht-neuronaler Zellen, einschließlich Mikroglia, und unsere Studie rückt diese Zellen als Partner von Neuronen bei der Regulierung neuronaler Aktivität und Verhaltensweisen in den Mittelpunkt. Wir fanden heraus, dass Mikroglia neuronale Zellen wahrnehmen und darauf reagieren können.“ Aktivierung und geben negatives Feedback zu übermäßiger neuronaler Aktivität. Dieser neuartige Mikroglia-vermittelte Mechanismus der Neuromodulation könnte eine wichtige Rolle beim Schutz des Gehirns vor Krankheiten spielen.“

Forscher vom Berg Sinai identifizierten den biochemischen Schaltkreis, der die Kommunikation zwischen Neuronen und Mikroglia unterstützt. Wenn Neuronen aktiv sind, setzen sie ein Molekül namens Adenosintriphosphat (ATP) frei. Mikroglia können extrazelluläres ATP wahrnehmen und die Verbindung zieht sie zu den aktiven Neuronen. Im nächsten Schritt bauen die Mikroglia ATP ab, um Adenosin zu erzeugen, das dann auf Adenosinrezeptoren auf der Oberfläche aktiver Neuronen einwirkt, um deren Aktivität zu unterdrücken und eine übermäßige Aktivierung zu verhindern.

„Bei entzündlichen Erkrankungen und neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer werden Mikroglia aktiviert und verlieren ihre Fähigkeit, ATP zu erkennen und Adenosin zu erzeugen“, sagt Ana Badimon, PhD, eine ehemalige Studentin im Schaefer-Labor und Erstautorin der Studie.

„Dies deutete für uns darauf hin, dass krankheitsbedingte Verhaltensänderungen teilweise durch Veränderungen in der Mikroglia-Neuronen-Kommunikation vermittelt werden könnten“, fügt Dr. Schaefer hinzu, der auch Co-Direktor des Zentrums für Glialbiologie am Friedman Brain Institute ist der Icahn School of Medicine.

Dr. Schaefer beschreibt die Identifizierung des biochemischen Schaltkreises, der die mikrogliale Kontrolle neuronaler Reaktionen ermöglicht, als einen möglichen „Paradigmenwechsel“ in unserem Verständnis darüber, wie angeborene Immunzellen im Gehirn zum Verhalten beitragen können. Diese Beobachtung sei besonders wichtig, fügt sie hinzu, da Mikroglia, obwohl sie sich im Gehirn befinden, in einzigartiger Weise dafür gerüstet sind, auch auf Signale zu reagieren, die im peripheren Körper erzeugt werden. Mikroglia können daher als Schnittstelle zwischen peripheren Körperveränderungen, wie einer Virusinfektion, und dem Gehirn fungieren, indem sie diese Signale an Neuronen weiterleiten, um Verhaltensreaktionen zu modulieren.

Indem die Studie wertvolles Licht auf die Interaktion von Neuronen und Mikroglia wirft, bringt sie eine Reihe praktischer Implikationen für die weitere Forschung mit sich. Sie reichen von neuartigen Ansätzen zur Neuromodulation normaler Verhaltensweisen durch die gezielte Bekämpfung von Mikroglia bis hin zur möglichen Behandlung von Verhaltensstörungen im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen.

„Das Zukunftspotenzial unserer Studie liegt auch in der Identifizierung neuartiger Signale wie ATP, die es Mikroglia ermöglichen, die Funktion sehr unterschiedlicher Neuronen zu modulieren, einschließlich Neuronen, die den Schlaf oder den Stoffwechsel steuern“, sagt Dr. Schaefer. „Wir glauben, dass unsere Arbeit das Potenzial hat, unser Wissen über die Mechanismen der Neuromodulation zu erweitern.“

Diese Studie wurde veröffentlicht in Natur im September 2020. 



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