Ein fehlgeschlagenes Unterstützungssystem – Gliazellen tragen zu HD-Symptomen bei

Eine neue Forschungsarbeit hat eine Art von Gehirnzellen, sogenannte Gliazellen, in die Entwicklung von HD-Symptomen verwickelt. Reguläre Mäuse, denen im Rahmen der Studie Gliazellen mit dem mutierten Huntingtin-Gen injiziert wurden, entwickelten mit HD assoziierte Symptome. Interessanterweise scheint dieser Einfluss in beide Richtungen zu wirken – eine leichte Reduktion der Krankheitssymptome wurde beobachtet, als HD-Mäuse mit normalen Gliazellen behandelt wurden.

Es geht nicht nur um die Neuronen

Neuronen sind die Zellen in unserem Gehirn, die elektrische Signale durch unseren Körper senden und es uns ermöglichen, all die wunderbaren Dinge zu tun, die wir tun können – einschließlich des Lesens, wie Sie es gerade tun. Aber Neuronen vollbringen diese Leistung nicht allein. Andere Zellen unterstützen sie und ermöglichen ihnen, richtig zu funktionieren. Die Familie der Gliazellen ist eine Zellgruppe, die für die ordnungsgemäße Funktion der Neuronen unerlässlich ist.

Gliazellen bieten neuronale Strukturunterstützung, versorgen sie mit Nährstoffen und können Infektionen abwehren. Da Neuronen auf diese Gliazellen angewiesen sind, ist es sinnvoll, dass Gliazellen eine Rolle bei Hirnerkrankungen wie HD spielen könnten, die aus dem frühen Tod von Neuronen resultieren. Jüngste Arbeiten von Forschern unter der Leitung von Dr. Steven Goldman deuten darauf hin, dass Gliazellen eine Rolle bei der Entwicklung von HD spielen und neue Ideen für Behandlungen liefern könnten.

Chimäre Glia

Menschliche Gliazellen sind komplexer als die in einer Maus gefundenen. Das Team von Dr. Goldman nutzt dies im Labor, indem es menschliche Gliazellen in eine neugeborene Maus injiziert, deren Immunsystem unterdrückt wurde. Die komplexeren menschlichen Zellen verdrängen die Mauszellen und werden zum dominanten Glia-Typ im erwachsenen Tier.

Dieses Experiment führt zur Erzeugung dessen, was Wissenschaftler als Chimäre bezeichnen, d. h. ein Tier mit Zellen von zwei Arten (in diesem Fall Maus- und menschliche Zellen).

Die Forscher nutzten die Hartnäckigkeit der menschlichen Glia und transplantierten menschliche Gliazellen, die so manipuliert wurden, dass sie ein mutiertes HD-Gen exprimieren, in neugeborene Mäuse. Die menschlichen Gliazellen ersetzten fast alle Mauszellen. Dieser Labortrick ermöglicht es Forschern, die Auswirkungen jedes Zelltyps isoliert zu untersuchen, obwohl er im voll entwickelten menschlichen Gehirn nicht funktionieren würde, soweit wir wissen.

Mäuse, denen mutierte Gliazellen injiziert wurden, zeigten einige HD-Symptome, einschließlich einer beeinträchtigten Koordination, die durch einen Rotarod-Test festgestellt wurde. Der Rotarod ist im Grunde eine Mausversion eines Logrolling-Wettbewerbs. Mäuse, denen die HD-Gliazellen injiziert worden waren, fielen vor unbehandelten Mäusen vom Rotarod, was darauf hindeutet, dass sie weniger koordiniert waren.

Das Team von Goldman war daran interessiert zu verstehen, wie HD-Gliazellen die Funktion benachbarter Neuronen beeinträchtigen. Sie fanden heraus, dass HD-Glia die Erregbarkeit der Neuronen erhöhte, wodurch diese eher Nachrichten aneinander senden. So wie wenn die Schaltkreise eines Computers überlastet sind und der Computer abstürzt, kann ein übererregtes Neuron einen kleinen „Hirncrash“ verursachen.

Fazit: Mutierte Gliazellen induzierten einige HD-ähnliche Probleme mit Neuronen, die kein mutiertes HD-Gen haben, wenn sie in neugeborene Mäuse transplantiert werden. Dies zeigt, wie wichtig Glia für die gesunde Funktion von Neuronen sind.

Was ist mit der anderen Richtung?

Wenn die ungesunden Gliazellen Krankheitssymptome in gesunden Mäusen verursachen könnten, fragten sich die Forscher dann: Können gesunde Gliazellen Mäuse retten, deren Neuronen das mutierte HD-Gen exprimieren? Die Forscher untersuchten diese Frage anhand eines Mausmodells von HD.

Dieses von Forschern verwendete Mausmodell hat eine schwere und schnell fortschreitende Art von Krankheit. Im Gegensatz zu menschlichen HD-Patienten, von denen die meisten jahrzehntelang ohne Symptome leben, sterben diese Mäuse innerhalb weniger Monate. Aus diesem Grund ist es wichtig, vorsichtig darüber nachzudenken, wie diese Ergebnisse auf den Menschen übertragen werden – das einzige Tier, das wirklich HD bekommt!

Vor diesem Hintergrund zeigen diese Mäuse einige HD-ähnliche Symptome, und so machten sich die Forscher auf den Weg, um festzustellen, ob die Transplantation gesunder Glia in neugeborene HD-Mäuse diese Symptome lindern könnte.

Bescheidene Vorteile für kranke Mäuse

Normale menschliche Gliazellen wurden in neugeborene HD-Mäuse injiziert, deren Immunsystem beeinträchtigt war. Das Abschalten des Immunsystems des Tieres ist wichtig, um zu verhindern, dass sein Körper die injizierten Fremdzellen abstößt.

Wie vorhergesagt, drangen die herrschsüchtigen menschlichen Gliazellen in das Mausgehirn ein und wurden zum dominanten Gliazelltyp. Die motorischen Fähigkeiten der HD-Mäuse, denen gesunde menschliche Gliazellen injiziert worden waren, wurden mit der Logrolling-Wettbewerbsaufgabe getestet.

Im Alter von vier Monaten konnten Mäuse, denen die Injektion mit menschlichen Gliazellen verabreicht worden war, etwa 40 Sekunden auf dem Stamm bleiben, während ihre nicht injizierten Artgenossen nur wenige Sekunden durchhalten konnten. Eine Verbesserung, aber keine der beiden Mäusegruppen blieb annähernd so lange auf dem Stamm wie Nicht-HD-Mäuse (fast 230 Sekunden).

Zusätzlich zur leichten Verbesserung der motorischen Fähigkeiten erhöhte die Transplantation gesunder Gliazellen die Lebensdauer der Maus geringfügig. Wie bereits erwähnt, hat dieses Mausmodell von HD eine schnell fortschreitende Form der Krankheit – es stirbt im Alter von etwa fünf Monaten, während normale Mäuse etwa zwei Jahre leben. Im Durchschnitt lebten HD-Mäuse, denen menschliche Gliazellen injiziert wurden, 12 Tage länger als die unbehandelten Mäuse.

Dieses verbesserte Überleben ist eine sehr interessante Wissenschaft, wird aber wahrscheinlich nicht den Schlagzeilen von Nachrichtenartikeln gerecht, die darauf hindeuten, dass „Transplantationen gesunder Gliazellen Huntington-Symptome bei Mäusen verhindern“. Um Symptome wirklich zu „verhindern“, würde man erwarten, dass HD-Mäuse wie gesunde Mäuse aussehen, und diese tun es sicherlich nicht.

Diese atemlosen Berichte in den Medien können für HD-Familien anstrengend sein. Wenn Sie auf sie stoßen, denken Sie an die Zehn goldenen Regeln von HDBuzz zum Lesen eines wissenschaftlichen Nachrichtenartikels.

Weitere Vorteile von Gliazelltransplantationen

Obwohl die durch die Injektion normaler menschlicher GPCs verursachte Symptomlinderung nicht dramatisch war, ist es klar, dass die Gliazellen es wert sind, im Kontext von HD untersucht und verstanden zu werden. In diesem Zusammenhang untersuchten die Wissenschaftler einige der Auswirkungen von Glia-Injektionen auf Neuronen.

Gesunde Gliazellen verursachten eine Verringerung der Erregbarkeit von Neuronen in HD-Mäusen. Dies bedeutet, dass die Neuronen bei den Mäusen, die behandelt worden waren, seltener Fehlfunktionen aufweisen würden, was zu einem besser funktionierenden Nervensystem führt. Indem sie Neuronen helfen, sich zu entspannen und ihre Arbeit besser zu erledigen, könnten Glia Neuronen länger gesund und funktionsfähig halten.

Coole Wissenschaft bestätigt die Bedeutung von Glia

Die oben beschriebene Arbeit der Goldman-Gruppe deutet darauf hin, dass die unterstützenden Gliazellen im Gehirn sehr wohl zur HD-Krankheitsentwicklung beitragen könnten und dass der Gliazellersatz ein interessanter neuer Weg der wissenschaftlichen Forschung sein könnte.

Die Normalisierung der HD-Symptome, nachdem Mäuse mit gesunden menschlichen Gliazellen behandelt worden waren, war jedoch recht mild und muss in anderen langsam fortschreitenden Tiermodellen untersucht werden, bevor wir darüber nachdenken, dies bei Menschen auszuprobieren. Schließlich handelt es sich um eine Studie über gesunde menschliche Zellen, die in das Gehirn einer neugeborenen Maus mit einer schweren HD-Mutation eindringen. Es ist nicht klar, wie diese Art der Behandlung auf menschliche Patienten übertragen werden könnte – weitere Arbeiten in größeren Tiermodellen sind wahrscheinlich erforderlich, bevor wir menschliche Anwendungen in Betracht ziehen.

Insgesamt zeigen diese Ergebnisse, dass die Rolle von Gliazellen bei HD interessanter ist, als Wissenschaftler bisher dachten, und es lohnt sich, sie weiter zu untersuchen, um zu verstehen, wie sie zur Krankheit beitragen.

Mehr erfahren

• Originalartikel der Goldman-Gruppe (Open Access)