Eine Hauptrolle für Astrozyten bei der Huntington-Krankheit?
Gehirnzellen, die Astrozyten genannt werden, könnten bei der Huntington-Krankheit eine größere Rolle spielen als bisher angenommen.
Wir wissen, dass die bekannten Zellen, die Neuronen, bei der Huntington-Krankheit wichtig sind. Aber das Gehirn hat andere Zelltypen mit „Nebendarstellerrollen“. Neue Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass Gehirnzellen, die Astrozyten genannt werden, sich bei HD fehlverhalten können, wodurch die Neuronen Fehlfunktionen aufweisen können.
Nicht alle Gehirnzellen sind Neuronen
Neuronen sind berühmt. Sie sind die Stars der Gehirn-Show und bekommen die ganze Aufmerksamkeit. Neuronen sind dafür bekannt, elektrische Signale aneinander zu senden und zu empfangen, und sie bekommen die ganze Anerkennung für die Bildung von Erinnerungen und Gedanken. Doch wie jeder Filmstar weiß, wäre die Oscar-Verleihung ohne eine riesige Anzahl anderer Akteure hinter den Kulissen, die zum Beispiel in den Kostüm-, Masken- und Bühnenbild-Teams arbeiten, nicht möglich.
Die Zelltypen, die im Gehirn die tragenden Rollen spielen, werden Glia genannt. Da Gliazellen keine ausgefallenen elektrischen Tricks vollführen, stehen sie nicht im Mittelpunkt der Bühne, aber sie sind der Klebstoff, der das gesamte Gehirn richtig am Laufen hält. Tatsächlich bedeutet das Wort „Glia“ eigentlich „Klebstoff“. Die häufigste Art von Gliazellen sind Astrozyten, was „Sternzellen“ bedeutet. Sie werden so genannt, weil sie eine vage sternförmige Gestalt haben. Doch obwohl Astrozyten für die ganze Show hinter den Kulissen so wichtig sind, ist immer noch nicht genau klar, was sie tun, um die Dinge richtig am Laufen zu halten, insbesondere bei der Huntington-Krankheit.
Huntington-Krankheit und das Striatum
Die Huntington-Krankheit greift insbesondere Neuronen in einem Bereich des Gehirns an, der Striatum genannt wird. Das ist ein Teil des Gehirns, der für die Bewegung wichtig ist. HD führt dazu, dass Neuronen im Striatum allmählich verkümmern und dann verschwinden. Es ist noch nicht klar, wie HD den Neuronen im Striatum schadet oder warum HD gerade diese Neuronen angreift, aber es gibt einige Anzeichen für bevorstehende Probleme. Zum Beispiel verhalten sich die Striatum-Neuronen mit HD anders als normale Neuronen. Sie sind elektrisch erregbarer. Geradezu zappelig, tatsächlich.
Und Striatum-Neuronen mit HD sehen etwas anders aus als erwartet – sie haben winzige Klumpen in sich, die unter dem Mikroskop sichtbar sind. Die Genmutation, die HD verursacht, erzeugt ein Protein, das klebriger ist als das normale Huntingtin-Protein, sodass es zu Klumpen, sogenannten
Mikroglia bei HD untersuchen
Ein neuer Artikel, verfasst von den Teams der Doktoren Sorfoniew und Khakh an der University of California Los Angeles, beschreibt Experimente, die versuchen, herauszufinden, was HD in Astrozyten getrennt von ihren begleitenden Neuronen bewirkt. Sie konzentrierten sich auf die Astrozyten im Striatum, wegen dessen bekannter Bedeutung bei HD.
In einem Vorläufer hatte eine andere Gruppe gezeigt, dass das Einbringen der HD-Mutation nur in Astrozyten dazu führte, dass diese Einschlüsse entwickelten, genau wie Neuronen, obwohl Gliazellen ein völlig anderer Zelltyp sind. Noch überraschender war, dass das Einbringen der HD-Mutation in Astrozyten dazu führte, dass benachbarte Neuronen ohne die HD-Mutation degenerierten! Dies deutete darauf hin, dass Astrozyten etwas sehr Wichtiges tun, um nahegelegene Neuronen am Leben zu erhalten, sogar gesunde Neuronen. Irgendwie beeinträchtigte die HD-Mutation die Fähigkeit der Astrozyten, Neuronen gesund zu halten.
In dem neuen Artikel verwendeten Sorfoniew und Khakh zwei verschiedene Mausmodelle für HD, um die Geschichte der Astrozyten zu erforschen. In beiden Mausmodellen fanden sie heraus, dass die HD-Mutationen dazu führten, dass Astrozyten elektrisch überaktiv wurden. Die Astrozyten wurden tatsächlich sehr erregbar, aber nur im Striatum – nicht in anderen Teilen des Gehirns. Dies war wichtig für die Handlung, denn es zeigte, dass Astrozyten von der HD-Mutation betroffen waren, bevor sie die Neuronen zum Absterben brachten.
Astrozyten, die Kalium mit Kir4.1 aufsaugen
Erregbarkeit ist gut bei Filmstars, aber nicht so gut im Gehirn. Zu viel Erregbarkeit kann tatsächlich eine Form von neuronalem Burnout verursachen, der zum neuronalen Zelltod führt. Eine Sache, die Neuronen erregbar macht, ist zu viel freischwebendes Kalium. Überschüssiges Kalium muss zwischen den Neuronen entfernt werden, wie Rauch in einer überfüllten Bar, sonst macht es die Neuronen zu erregbar.
Astrozyten zur Rettung! Astrozyten haben ein spezielles „Kanal“-Protein, ein bisschen wie ein Abluftventilator, das Kalium aus dem Raum zwischen den Zellen saugt. Dieser Kanal hat den eingängigen Künstlernamen
Das Kir4.1 auffüllen
Die Forscher fragten sich, was passieren würde, wenn sie mehr Kir4.1 in die Astrozyten im Striatum einbrächten. Würde es das überschüssige Kalium entfernen und den Neuronen helfen, gesund zu bleiben? Sie fanden einen Weg, Kir4.1 in die Astrozyten lebender Mäuse zu liefern. Nicht in ihre Neuronen, sondern nur in ihre Astrozyten. Tatsächlich wurde die Abluftventilator-Funktion wiederhergestellt, und das zusätzliche Kalium wurde entfernt, wodurch sich die Neuronen dieser Mäuse beruhigen und nicht mehr so erregbar sein konnten.
Diese zellulären Veränderungen waren sehr vielversprechend, aber was ist mit dem ganzen Tier? Es ist wichtig herauszufinden, ob die Behandlung der Astrozyten allein den HD-Mäusen tatsächlich helfen würde, gesünder zu bleiben und länger zu leben. Nach der Verabreichung von zusätzlichem Kir4.1 an die Astrozyten schienen die Mäuse in Tests ihrer Bewegung und Agilität nicht wesentlich gesünder zu sein, aber sie hatten ein normaleres Gangbild. Die Behandlung der Astrozyten, der „Nebendarsteller“, verbesserte also irgendwie eines der Bewegungssymptome.
Am wichtigsten ist, dass die behandelten Mäuse länger lebten. Ziemlich viel länger. Obwohl sich ihre Bewegungssymptome nicht wesentlich verbesserten, half die Behandlung der Astrozyten den Mäusen mit HD, länger zu leben.
Eine Hauptrolle für Astrozyten bei HD?
Dieses Experiment war wirklich interessant, weil es zeigte, dass Astrozyten möglicherweise mehr eine Hauptrolle spielen könnten als bisher angenommen. Vielleicht richten Behandlungen, die sich allein auf Neuronen konzentrieren, die Kamera in die falsche Richtung.
Es gibt noch viele offene Enden der Geschichte, daher wird eine Fortsetzung erwartet. Diese Studie erklärte nicht, wie die HD-Genmutation Probleme in den Astrozyten verursachte oder wie sie Kir4.1 reduzierte. Sie erklärte auch nicht, wie die Kir4.1-Behandlung den Mäusen half, länger zu leben, obwohl die meisten ihrer Bewegungssymptome nicht verbessert wurden. Diese Studie verwendete Mäuse mit sehr extremen HD-Mutationen, die möglicherweise nicht dasselbe bewirken wie menschliche Genmutationen. Aber sie änderte die Handlung und rückte die Nebendarsteller in den Vordergrund. Sie rückte Astrozyten in eine Hauptrolle. Die nächste Folge wird sehr interessant sein.
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