Artikel zur Langlebigkeit

Neue Studie identifiziert Mechanismus zur Verhinderung des Neuronentodes

neue Studie identifiziert einen Mechanismus zur Verhinderung des neuronalen Todes
  • Eine neue Studie ergab, dass das Überleben von Neuronen bei der neuronalen Geburt intrinsisch darauf programmiert ist, die Apoptose oder den Zelltod zu verringern.

  • Wenn diese genetische Regulierung gestoppt wird, wird das Überleben der Neuronen gestört und führt zum Absterben der Nerven.

  • Bisher wurde angenommen, dass das Überleben von Neuronen durch äußere Kräfte wie Verletzungen, Infektionen oder neurodegenerative Erkrankungen bestimmt wird. 

  • Dieser neu entdeckte Mechanismus wird durch das Gen Bak1 reguliert, das bei Aktivierung zur Apoptose führt.

  • Die Expression von Bak1 wird ausgeschaltet, wenn ein kleines Stück der genetischen Sequenz, Mikroexon genannt, gespleißt wird.

Dieser Artikel wurde in den UC Riverside News veröffentlicht: 

Wenn unsere Neuronen – die Hauptzellen des Gehirns – sterben, sterben auch wir.

Die meisten Neuronen entstehen während der Embryonalentwicklung und haben nach der Geburt kein „Backup“. Forscher gehen im Allgemeinen davon aus, dass ihr Überleben nahezu extrinsisch oder durch äußere Kräfte bestimmt wird, beispielsweise durch die Gewebe und Zellen, die Neuronen mit Nervenzellen versorgen.

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Sika Zheng, einer biomedizinischen Wissenschaftlerin an der University of California, Riverside, hat diese Annahme in Frage gestellt und berichtet, dass das kontinuierliche Überleben von Neuronen auch während der Entwicklung intrinsisch programmiert ist.

 

Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Neuronidentifiziert einen Mechanismus, der nach Ansicht der Forscher bei der Geburt von Neuronen ausgelöst wird, um eine allgemeine Form des Zelltods – oder „Apoptose“ – speziell in Neuronen zu verringern. Wenn diese genetische Regulierung gestoppt wird, wird das kontinuierliche Überleben der Neuronen gestört und führt zum Tod des Tieres.

Das Überleben, die Gehirnfunktion und die Fitness eines Organismus hängen vom Überleben seiner Neuronen ab. In höheren Organismen steuern Neuronen Atmung, Nahrungsaufnahme, Empfindung, Bewegung, Gedächtnis, Emotionen und Erkenntnis. Sie können aus vielen unnatürlichen Gründen sterben, wie zum Beispiel neurodegenerativen Erkrankungen, Verletzungen, Infektionen und Traumata. Neuronen sind langlebige Zellen, aber die genetischen Kontrollen, die ihre Langlebigkeit ermöglichen, sind unbekannt.

Zhengs Team berichtet nun, dass der zentrale Teil des beteiligten Mechanismus ein kleiner Teil der genetischen Sequenz in Bak1 ist, einem proapoptotischen Gen, dessen Aktivierung zur Apoptose führt. Die Bak1-Expression wird ausgeschaltet, wenn dieses kleine Stück der genetischen Sequenz, Mikroexon genannt, in das endgültige Bak1-Genprodukt gespleißt wird. Exons sind Sequenzen, aus denen die Messenger-RNA besteht.

 

„Apoptose ist ein Weg, der den Zellumsatz und die Gewebehomöostase bei allen Metazoen steuert“, erklärte Zheng, außerordentlicher Professor für biomedizinische Wissenschaften. „Die meisten nicht-neuralen Zellen reagieren als Reaktion auf intrinsischen und extrinsischen Stress bereitwillig in die Apoptose. Aber dieses zelluläre Selbstmordprogramm muss für Neuronen eingedämmt werden, damit sie viele Jahre leben können. Wir zeigen nun, wie die genetische Abschwächung der neuronalen Apoptose erfolgt.“

Zhengs Team identifizierte das Bak1-Mikroexon durch eine groß angelegte Analyse von Expressionsdaten aus menschlichen Geweben, Mausgeweben, sich entwickelnden Gehirnen von Menschen, sich entwickelnden Vorderhirnen von Mäusen und sich entwickelnden Mittelhirnen von Mäusen. Das Team verglich zunächst Nervengewebe mit nicht-neuralem Gewebe sowohl bei Menschen als auch bei Mäusen, um neuronale spezifische Exons zu identifizieren.

Dann fanden sie heraus, dass kortikale Neuronen ihre Empfindlichkeit gegenüber Apoptose bereits bei der Neuronengeburt verringern. Sie fanden außerdem heraus, dass die Apoptose während der neuronalen Entwicklung allmählich reduziert wird, bevor Neuronen Verbindungen herstellen oder andere Zellen innervieren, was darauf hindeutet, dass andere Faktoren als extrinsische Signale eine Rolle spielen können. 

„Wir zeigen, dass Neuronen die Art und Weise verändern, wie sie den Zelltod während der Entwicklung regulieren“, sagte Zheng. „Damit soll die neuronale Langlebigkeit sichergestellt werden, die erforderlich ist, um die Integrität neuronaler Schaltkreise für Gehirnfunktionen aufrechtzuerhalten.“ 

Als nächstes wird Zhengs Team untersuchen, ob der identifizierte Mechanismus bei neurodegenerativen Erkrankungen und Verletzungen aktiviert wird, die zum Absterben neuronaler Zellen führen.

Diese Studie wurde veröffentlicht in Neuron im Juli 2020. 



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