MADRID, 14 (EUROPA PRESS)
Bei einer Forschung am Cajal-CSIC-Zentrum für Neurowissenschaften in Madrid wurde ein neuer Mechanismus (das „Sox5“-Gen) entdeckt, der die Bildung adulter neuronaler Stammzellen während der Entwicklung des Gyrus dentatus steuert, einer Region des Hippocampus, die für Gedächtnis und Lernen zuständig ist.
Die von Dr. Aixa Morales, Leiterin des Labors für Molekulare Kontrolle der Neurogenese, geleitete Studie wurde an Mäusen durchgeführt und konzentrierte sich auf diese Nervenzellen, die sich in einem Ruhezustand befinden, der als Quieszenz bezeichnet wird. In diesem Zustand sind sie weder reife Zellen noch teilen sie sich, um Neuronen zu bilden, sondern können bei Bedarf aktiviert werden. Diese „Ruhe“-Strategie stellt sicher, dass sie nicht vorzeitig erschöpfen.
Bisher waren die Mechanismen, die den ordnungsgemäßen und reversiblen Übergang in den Ruhezustand gewährleisten, nicht gut verstanden. Diese Arbeit zeige, dass das Gen „Sox5“ für die ausgewogene Etablierung dieses Ruhezustands „entscheidend“ sei, so die Autoren. Frühere Studien hatten gezeigt, dass „Sox5“ für die adulte Neurogenese wichtig ist. Diese Forschung zeigt nun, dass es auch für die Bildung neuronaler Stammzellen während der Entwicklung des Gyrus dentatus notwendig ist.
Die Ergebnisse der in „PLOS Biology“ veröffentlichten Studie zeigen zudem, dass der für die embryonale Entwicklung wichtige BMP-Signalweg (Bone Morphogenetic Proteins) bei fehlendem Sox5 überaktiviert ist. Der BMP-Signalweg fördert die Ruhephase, während er bei Abwesenheit von Sox5 dereguliert ist und so das notwendige Gleichgewicht zwischen Ruhephase und Aktivierung der Stammzellen verhindert.
„Indem wir diesen Signalweg mit kleinen Molekülen hemmten, die wir Mäusen ohne Sox5-Gen injizierten, konnten wir einige der Veränderungen, die durch den Verlust dieses Gens in neuronalen Stammzellen verursacht wurden, rückgängig machen“, erklärt Paula Tirado, Forscherin am Cajal Neuroscience Center und Co-Autorin der Studie. Diese Erkenntnis eröffnet somit neue Möglichkeiten für therapeutische Strategien zur Modulation des BMP-Signalwegs im Kontext neuronalen Verlusts, wie beispielsweise im Alter oder bei neurodegenerativen Erkrankungen.
Ein weiteres relevantes Ergebnis ist die Identifizierung eines „kritischen“ Zeitfensters in der zweiten Woche nach der Geburt, in dem das richtige Gleichgewicht zwischen zwei Ruhezuständen neuronaler Stammzellen hergestellt wird: einem tiefen Zustand, in dem sie für lange Zeit inaktiv bleiben, und einem oberflächlichen Zustand, in dem sie näher an der Aktivierung sind.
Während dieses Zeitfensters begrenzt Sox5 den Eintritt oberflächlich ruhender neuronaler Stammzellen. Dies sei eine wesentliche Maßnahme, um eine vorübergehende Überproduktion von Neuronen in der Jugend zu verhindern, die den Stammzellpool erschöpfen und somit die Regenerationsfähigkeit des Gehirns im Erwachsenenalter verringern könnte, so die Autoren.
Darüber hinaus werden Mutationen im SOX5-Gen beim Menschen mit dem Lamb-Shaffer-Syndrom in Verbindung gebracht, einer seltenen Erkrankung, die sich durch Sprachstörungen, kognitive Beeinträchtigungen und Merkmale des Autismus-Spektrums äußert. Diese neue Arbeit bietet einen Rahmen, um die veränderten Zellmechanismen dieser Patienten genauer zu untersuchen und zukünftige Behandlungsansätze zu erforschen, heißt es in der Studie.
Es zeige auch, wie wichtig es sei, die genetischen Schlüssel zu entschlüsseln, die die adulte Neurogenese während der Entwicklung fördern, und öffne die Tür zur Entwicklung von Strategien zur Aktivierung neuronaler Stammzellen in Situationen neuronalen Verlusts, wie er bei neurodegenerativen Erkrankungen auftritt, so sein Fazit.
