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Medizin

Wie Neuronen im wachsenden Gehirn ihren Platz finden

Donnerstag, 3. Januar 2019

/BillionPhotos.com, stockadobecom

Bonn – Bei der embryonalen Entwicklung des Gehirns wandern zahllose Zellen von ihrem Entstehungsort zu der Stelle, an der sie später gebraucht werden. Wie das genau funktioniert, ist erst in Ansätzen verstanden. Wissenschaftler der Universität Bonn haben nun einen möglichen Mechanismus identifiziert. Ihre Arbeit ist in der Fachzeitschrift Development erschienen (2018; doi: 10.1242/dev.166033). 

Bei ihrer Arbeit konzentrierten sich die Forscher um Sandra Blaess vom Institut für Rekonstruktive Neurobiologie auf einen Pool neuronaler Vorläuferzellen im Mausmodell. Die Zellen entwickeln sich etwa zehn Tage nach der Befruchtung, reifen zu Nervenzellen heran und migrieren dann zu bestimmten Regionen im entstehenden sogenannten Hinterhirn. Auch beim Menschen finden laut den Forschern in der frühen Hirnentwicklung vergleichbare komplexe Zellwanderungen statt. „Wie das Ganze funktioniert, ist aber noch kaum verstanden“, so Blaess.

Bekannt ist laut den Forschern, dass ein Protein namens GLI3 etwas mit der Organisation des frühen Gehirns zu tun hat. Die Forscher schalteten daher zunächst die GLI3-Produktion in Mäusen komplett ab. Tatsächlich war in den Embryonen daraufhin die Wanderung dieser Nervenzellen stark gestört. Nun wiederholten die Forscher ihr Experiment, unterbanden die GLI3-Produktion lediglich in den sich entwickelnden Nervenzellen. Diese zeigten sich davon erstaunlich unbeirrt: Sie traten ganz normal den Weg in ihre Zielregionen an. Die Zellen benötigen GLI3 also nicht direkt, um ihre Position einzunehmen.

Bei ihrer weiteren Suche nach der Funktion des Proteins und den Mechanismen der Zellwanderung im wachsenden Gehirn stießen die Forscher auf die Nervenbahnen von Zellen des peripheren Nervensystems. Obwohl diese peripheren Nervenzellen außerhalb des Gehirns liegen, bilden sie auch Fortsätze aus, die ins Gehirn hinein reichen. Dies tun sie nicht einzeln, sondern in Form ganzer Bündel – ähnlich wie ein Kabelstrang in einem Computer.

Die Bonner Wissenschaftler konnten nun zeigen, dass sich ein Teil der Neurone bei der Wanderung zu ihrer Zielregion offenbar an diesen Zellbahnen orientiert: Die Zellen bewegen sich an ihnen entlang – „fast wie auf einer Schiene“, so die Forscher. Das klappte aber nur in Mäuseembryonen, die GLI3 produzierten. Wenn ihnen dagegen GLI3 fehlte, war die Bündelung der Nervenfortsätze viel lockerer als normal: Die Bahnen fransten gewissermaßen aus – eine Auffälligkeit, die im Mikroskopbild gut sichtbar wurde.

„Wir vermuten, dass die Ausfransung der Nerventrakte zum Verlust ihrer Schienenfunktion führt“, erläutert Blaess. Welche Funktion GLI3 dabei hat und welche Mechanismen die Interaktion zwischen Nervenzellen und Trakt regulieren, müssten aber noch weitere Studien klären. © hil/aerzteblatt.de

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Avatar #749369
Ambush
am Freitag, 4. Januar 2019, 14:56

Neurodevelopmental Disorders bzw. Hirnentwicklungsstörungen schlagen in dieselbe Kerbe

Zur überlappenden Genetik der verschiedenen Hirnentwicklungsstörungen gab es jüngst eine vielbeachtete Publikation:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29930110

bzw. hier ein Teil der journalistischen Berichterstattung darüber:

https://www.spektrum.de/news/psychische-stoerungen-sind-teils-eng-verwandt/1572184 , kleiner Hinweis noch: Evolutionäre Anthropologie der verschiedenen und sehr unterschiedlich häufigen Hirnentwicklungsstörungen beachten :-)
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