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Medizin

Extrazelluläre Matrix trägt zur Plastizität des Gehirns bei

Donnerstag, 20. Januar 2022

/peterschreiber.media, stock.adobe.com

Göttingen – Die extrazelluläre Matrix (EZM) ist im Gehirn ein stabiles, netzartiges Gerüst, das die Nervenzellen und Synapsen umhüllt. Sie stabilisiert die neuronalen Schaltkreise, schränkt damit aber auch deren Anpassungsfähigkeit durch Umbau ein, also die Plastizität.

Ein Wissenschaftlerteam am Göttinger Exzellenzcluster „Multiscale Bioimaging: Von Molekularen Maschinen zu Netzwerken erregbarer Zellen“ (MBExC) beschreiben jetzt einen Umbaumechanismus, der auf Recycling einzelner Bestandteile der EZM basiert und eng mit der synaptischen Aktivität verbunden ist. Die Arbeit ist im Fachmagazin Nature Communications erschienen (2021; DOI: 10.1038/s41467-021-27462-7).

Strukturelle Veränderungen an Synapsen kommen häufig vor. Die Göttinger Wissenschaftler vermuteten daher, dass ein Umbaumechanismus existiert, der auf Recycling anstelle von Neubildung der EZM-Komponenten setzt und eng mit der synaptischen Aktivität verbunden ist.

Sie konzentrierten sich bei ihrer Suche auf einen bekannten Bestandteil der EZM, ein Glykoprotein namens „TNR“, um ihre Hypothese von der Existenz eines Recyclingmechanismus zu prüfen. Mittels superauflösender Fluoreszenzbildgebung und Sekundärionenmassenspektrometrie konnten sie zeigen, dass sich ein Pool mobiler TNR-Moleküle an den Synapsen anreichert und in die EZM ein- und wieder austritt.

Mehr noch: Die TNR-Moleküle werden im Körper von Nervenzellen bis zum Golgiapparat transportiert. Dort werden sie vermutlich durch Anhängen von Kohlenhydraten umgebaut, um dann erneut zu den Synapsen transportiert zu werden. Zudem konnten die Wissenschaftler eine Verbindung zwischen dem Ausmaß des TNR-Recyclings und der synaptischen Aktivität zeigen.

„Unsere Ergebnisse belegen, dass die EZM im Nervensystem wesentlich plastischer ist als bisher ange­nommen. Wir nehmen an, dass dieser Mechanismus nicht auf das TNR-Protein beschränkt ist, sondern auch andere Bestandteile der EZM betrifft“, erläutert Erstautorin Tal Dankovich.

„Die Erkenntnisse eröffnen ein völlig neues Untersuchungsfeld, das sich nicht nur für das Verständnis der EZM-Regulierung im Gehirn, sondern auch für die Plastizität und Stabilität des Gehirns im Allge­meinen als wichtig erweisen dürfte“, hofft Silvio Rizzoli, Seniorautor der Studie. © hil/aerzteblatt.de

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