Down-Syndrom: Stammzellen erklären Pathogenese

Madison – US-Forscher haben Hirnzellen von Menschen mit Down-Syndrom in Nervenzellen verwandelt. Die in den Proceedings of the National Academy of Sciences (Online) vorgestellten Ergebnisse geben neue Einblicke in die Pathogenese des Syndroms und die frühzeitige Alterung von Menschen mit Down-Syndrom.

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) könnten nicht nur neue therapeutische Perspektiven eröffnen. Sie bieten den Forschern auch eine Möglichkeit bei genetischen Syndromen das Verhalten der Zellen im Labor zu untersuchen. Das Team um Anita Bhattacharyya vom Waisman Center an der Universität von Wisconsin in Madison hat dies jetzt an Hirnzellen von Menschen mit Down-Syndrom gemacht.

Obwohl diesen Menschen keine Gene fehlen, sie haben ja ein überzähliges Chromosom, ist die Hirnentwicklung gestört und die kognitiven Leistungen bleiben unter dem Durch­schnitt. Ein Grund könnte die verminderte Fähigkeit der Nervenzellen zur Ausbildung von Synapsen sein, die Bhattacharyya in den Zellkulturen beobachtet hat. Die Zahl der Nervenverbindungen war um 40 Prozent geringer als bei Nervenzellen in einer Kontroll­gruppe von Menschen ohne Down-Syndrom. Der Unterschied könnte erklären, warum die Hirnentwicklung gestört ist.

Auch auf genetischer Ebene bringt das zusätzliche Chromosom einiges durcheinander. Obwohl die Zahl der Gene gesteigert ist, war die Expression von etwa 1.500 Genen vermindert. Es werden aber auch einige Gene vermehrt abgelesen. Darunter waren laut Bhattacharyya solche, mit denen die Zelle auf einen oxidativen Stress reagiert. Die Forscherin schließt daraus, dass ein vermehrter Anfall von freien Radikalen an der Pathogenese beteiligt sind. Sie konnte damit frühere Vermutungen bestätigen.

Der vermehrte oxidative Stress könnte auch die frühzeitige Alterung von Menschen mit Down-Syndrom erklären, die oft bereits mit 40 Jahren ergrauen und zu einer starken Faltenbildung neigen. Im Gehirn kommt es zu einer beschleunigten Demenz. Auch hier könnte ein vermehrter oxidativer Stress, der zum Untergang von Hirnzellen führt, die Ursache sein.

Beweisen ließe sich dies allerdings nur, wenn eine antioxidative Therapie wirksam wäre. Dass Therapiestudien bei Menschen mit Down-Syndrom bislang erfolglos waren, könnte an der verminderten Fähigkeit zur Synapsenbildung liegen, die Bhattacharyya erstmals entdeckt hat.

rme