Ausgewählte neuronale Stammzellen vom Gehirn rekrutiert

Wie weit entfernte Gehirnregionen sich Nachschub an neuen Nervenzellen besorgen

Dass es im erwachsenen Gehirn gar keine Stammzellen gibt, diese These ist längst widerlegt. Jedoch lassen sich im adulten Gehirn nur wenige Stammzellen finden. Sie bringen jedoch das gesamte Leben hinweg immer wieder neue Nervenzellen hervor. Am Biozentrum der Universität in Basel entdeckten Forscher jetzt Verbindungen im Gehirn, die über weite Distanzen miteinander kommunizieren und interagieren. Konkret kann beispielsweise das Riechzentrum neue Nervenzellen „anfordern“, dann werden über Botenstoffe die weit entfernten neuronalen Stammzellen in ihrer Nische angesteuert und angeregt, sich zu teilen. Die Tochterzellen entwickeln sich anschließend zu Riechzellen und wandern von der Stammzellnische in die anfordernde Hirnregion ein. So können mit dem gleichen Pool an neuronalen Stammzellen je nach Bedarf ganz verschiedene Typen von Nervenzellen gebildet werden.

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Das Gehirn ist flexibel. Es besteht aus einem undurchschaubaren, engmaschigen Geflecht aus spezialisierten Nervenzellen. Doch es gibt auch hier „Generallisten“, die neuronalen Stammzellen in ihren Stammzellnischen wie der Subventrikulären Zone. Aus ihnen entstehen ein Leben lang ständig neue Nervenzellen. Wie genau, versuchen derzeit Forscher bis ins letzte Detail zu ergründen. Schweizer Wissenschaftler gelang es nun, etwas Licht ins Dunkel zu bringen.

 

Über ihre Entdeckung berichten die Schweizer Wissenschaftler im Fachmagazin Science.

 

Die subventrikuläre Zone hält einen Pool an neuronalen Stammzellen vor

Im Gehirn läuft ein Leben lang die Produktion von neuen Neuronen. Dabei signalisieren ganz unterschiedliche Reize den neuronalen Stammzellen in ihren Nischen, zu welchen Nervenzellen sie sich entwickeln müssen und wohin sie wandern sollen. Den Baseler Forschern gelang es nun erstmalig zu zeigen, dass Nervenzellen im Hypothalamus abhängig von der Nahrungszufuhr einen ganz bestimmten Typ von Stammzellen dazu anregt, sich zu vermehren und zu spezifischen Nervenzellen heranzureifen.

Stammzellen kommen nicht überall im Gehirn vor, sondern nur in einigen wenigen Bereichen. Das größte Stammzellen-Reservoir konnten Neurologen in der subventrikulären Zone nachweisen. Hier warten inaktive Stammzellen dicht gedrängt auf ihren „Einsatzbefehl“. Signale aus der Umwelt bewirken, dass die neuronalen Stammzellen anfangen, sich zu teilen. Die Stammzellen aus der subventrikulären Zone versorgen beispielsweise den Riechkolben mit Nervenzellen. Der Riechkolben, lateinisch Bulbus olfactorius, befindet sich in der vorderen Basis des Gehirns, während die subventrikuläre Zone zwischen dem Striatum, einem Teil des Großhirns, und den Hirnventrikeln zu lokalisieren ist.

 

Täglich migrieren 10.000 neue Nervenzellen von der Stammzellnische in den Riechkolben

Bei Nagetieren wurde beobachtet, das sich jeden Tag aufs Neue über 10.000 neue Nervenzellen aus der subventrikulären Zone aufmachen und von der Stammzellnische in den Riechkolben migrieren. Dort sind sie dann für die Verarbeitung der Geruchsreize aus der Nase und der Weiterleitung der Informationen an andere Hirnareale zuständig. Für die Unterscheidung von Gerüchen wird ein stark verästeltes Netzwerk von Neuronen im Riechzentrum benötigt.

Jede der Vorläuferzellen hat ihre eigene regionale Identität. Dabei kommt es ganz darauf an, wo sich die Zelle innerhalb der subventrikulären Zone befindet. So entstehen beständig neue Nervenzellen. Jedoch konnte die Wissenschaft bislang nicht erklären, wie einzelne Signale aus verschiedenen Nischen die ganz unterschiedlichen Pools von Stammzellen zu kontrollieren vermögen.

 

Angebot an Nährstoffen steuert wohl spezifische Stammzellpopulationen im Gehirn

Die jetzt entdeckte „Fernverbindung“ zwischen dem Hypothalamus und der subventrikulären Zone bringt etwas Licht ins Dunkel. Dabei steuern offensichtlich Hunger und Sättigung die Rekrutierung ganz spezifischer Stammzellpopulationen und somit auch die Bildung von bestimmten Nervenzelltypen.

Wenn die untersuchten Nagetiere hungerten, sank die neuronale Aktivität der Nervenzellen im Hypothalamus. An diese Aktivität ist die Vermehrung des angesteuerten Stammzellpools gekoppelt. Die Folge: Es gab weniger neuentstandene Nervenzellen. Erhielten die Tiere Nahrung, so kehrte sich der Prozess um. Die Aktivität der Nervenzellen im Hypothalamus stieg und die Stammzellen begannen, sich vermehrt zu teilen.

 

Dank unterschiedlicher Stammzellpools bleibt das Gehirn flexibel und kann sich anpassen

Aus der angesprochenen Subpopulation entwickelten sich die tiefen Körnerzellen des Riechkolbens. Sie spielen vermutlich bei der Anpassung an die Umwelt eine wichtige Rolle. Die Schweizer Forscher vermuten anhand der Datenlage, dass auch andere Netzwerke von Nervenzellen im Gehirn unterschiedliche Pools von Stammzellen in der subventrikulären Zone ansprechen und entsprechend regulieren. So kann das Gehirn flexibel auf verschiedene Reize und Zustände reagieren.

 

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