Neurogenese: Dank DBI neue Nervenzellen fürs Gehirn

DBI-Peptid sorgt für die Entwicklung neuer Neuronen im Gehirn

Lange Zeit gingen Wissenschaftler davon aus, dass bei Erwachsenen im Gehirn keine neuen Nervenzellen entstehen würden. Ein Irrtum, der längst widerlegt ist. Tagein tagaus werden auch im erwachsenen Gehirn aus neuronalen Stammzellen neue Neuronen gebildet. Die sogenannten Neurogenese fördert die Gedächtnis- und Lernleistung. Doch noch immer sind nicht alle Prozesse bis ins kleinste Detail verstanden. Forscher interessieren sich demnach für alle Prozesse und Signalketten im Gehirn und wie sie sich gegenseitig beeinflussen – von der Reizwahrnehmung bis hin zur Entstehung neuer Nervenzellen.

© ElisaRiva / pixabay.com

Im Gehirn herrscht Arbeitsteilung. Die linke Gehirnhälfte ist für rationale und logische Prozesse wie Sprache und Mathematik zuständig. Die rechte Gehirnhälfte beherbergt eher die Emotionen und das Farbempfinden. Jedoch arbeiten beide Gehirnhälften eng zusammen und ermöglichen so Lernen und Erinnern. An diesen Prozessen ist auch die Neurogenese stark beteiligt, denn auch im erwachsenen Gehirn entstehen aus neuronalen Stammzellen beständig neue Nervenzellen.

 

Neurowissenschaftler der Universität Heidelberg und dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) haben bei Tierversuchen an Mäusen ein Peptid entdeckt, das vor allem für Schmerz- und Tumorpatienten interessant ist.

 

Das Gedächtnis liegt im Hippocampus

Der Hippocampus ist jene Gehirnregion, die für das Gedächtnis zuständig ist. Dort entsteht in Nervenstammzellen das Peptid Diazepam binding inhibitor (DBI). Das DBI-Peptid bindet sich an den GABA-Rezeptor, der – wie es der Name vermuten lässt – vom Hirnbotenstoff GABA aktiviert wird. GABA ist dafür zuständig, dass sich Stammzellen nicht teilen. Die Heidelberger Forscher konnten das DBI-Peptid in neuronalen Stammzellen und den aus ihnen entstehenden Vorläuferzellen nachweisen, nicht jedoch in ganz frisch ausdifferenzierten, also jungen, Nervenzellen. Von daher lag die Vermutung nahe, dass das DBI-Peptid die Zellteilung beeinflussen könnte.

Daraufhin schalteten die Wissenschaftler das DBI-Gen für die im Hippocampus gelegene Stammzellnische bei den Mäusen gezielt aus. Bei anderen Mäusen kurbelten sie das DBI-Gen bewusst aus. So konnte die genaue Funktion des Peptids entschlüsselt werden.

Fehlte den Mäusen das DBI-Peptid, ging bei ihnen die Zahl an Nervenstammzellen drastisch zurück. Auch Bewegung und äußere Reize änderten an diesem Zustand nichts. Eine Überversorgung mit DBI dagegen regte die Bildung von Nervenstammzellen an.

 

Environmental Enrichment fördert bei Singvögeln und Nagetieren die Bildung von neuen Nervenzellen

Bislang ist die Rolle von neuen, adulten Nervenzellen noch nicht bei allen Spezies bekannt. Am besten erforscht sind Singvögeln und Nagetiere. Setzt man die Tiere dem sogenannten Environmental Enrichment aus, also äußeren Reizen, lässt sich die Bildung von neuen Nervenzellen fördern. Bei Mäusen fanden Wissenschaftler beispielsweise heraus, dass neue Zellen für den Riechkolben, also das Geruchszentrum, letztlich das Riechvermögen der kleinen Nager verbesserten. Dafür bekamen die Tiere jeden Tag neue Düfte in die Käfige gehangen. Sie lernten so, Gerüche besser voneinander zu unterscheiden. Im Hippocampus dagegen beeinflussen neue Zellen das episodische Gedächtnis. Bei Singvögeln lässt sich beobachten, dass sie dank frischer Nervenzellen besser neue Melodien erlernen, mit denen sie um die Gunst eines Partners buhlen.

Beim Menschen liegt das Wissen um solche Vorgänge weitestgehend im Dunkeln. Da bildgebende Verfahren wie die Magnetresonanztomografie (MRT) zu ungenau sind, ließen sich neue Erkenntnisse nur durch invasive Verfahren gewinnen. Solche Versuche verbieten sich jedoch allein schon aus ethischen Gründen.

Allerdings ist bekannt, dass beim Homo sapiens die Neurogenese bei bestimmten Tumoren aber auch bei der Schmerzempfindung eine Rolle zu spielen scheint. Haben Mäuse Schmerzen, dann kurbelt dies die Neurogenese an. Verhindert man die Neurogenese, dann vermindern sich bei den Tieren chronische Schmerzen. Forscher gehen davon aus, dass sich der bei den Nagetieren entdeckte Mechanismus 1 : 1 auf den Menschen übertragen lässt, da bei Mensch und Maus ähnliche Hirnregionen und Zelltypen für das Schmerzempfinden zuständig sind. Für das episodische Gedächtnis gilt das gleiche. Damit bieten sich neue Ansatzpunkte für die Entwicklung neuer Therapien.

 

In der Forschung nebeneinander von Tierversuchen und zellbasierten Verfahren erforderlich

Die Forscher aus Heidelberg stellen klar heraus, dass die Entdeckungen zur Funktion des DBI-Peptids ohne den Modellorganismus Maus nie gemacht worden wären, denn weder die Messungen an den Stammzellen noch der Vergleich der verschiedenen Stadien wäre beim Menschen oder in Zellkulturen in der Petrischale (in vitro) möglich gewesen. Dennoch nutzen die Wissenschaftler auch alternative Methoden wie Zellkulturen. Beide Verfahren – Versuche an Mäuse und Mini-Gehirne – schließen sich nicht prinzipiell aus und können einander ergänzen, sodass der Erkenntnisgewinn beschleunigt wird.

Minigehirne aus der Petrischale, bei der neuronale Stammzellen zu Nervengewebe heranwachsen eignen sich nur bestimmte Fragestellungen. Die Minigehirne lassen sich jedoch viel schwerer kultivieren als beispielsweise Lebergewebe. Dort gibt es viel weniger verschiedene Zelltypen. Auf lange Zeit werden sich Antworten auf bestimmte Fragen nur im Tierversuch finden lassen. Insbesondere die Forschung an Wahrnehmungs- und Lernprozessen ist auf die Beobachtung der kleinen Nager angewiesen.

 

Disclaimer
familien-gesundheit.de stellt ausschließlich Beiträge für Informationszwecke bereit. Die Hinweise und Informationen sind nicht zur Selbstbehandlung geeignet. Sie ersetzen kein persönliches Gespräch, keine professionelle Beratung, keine individuelle Untersuchung oder fachkundige Behandlung durch ausgebildete und anerkannte, im Gesundheitswesen tätigte Experten wie z. B. Ärzte, Apotheker, Hebammen oder Physiotherapeuten.