Neuronale Stammzellen: Teilung durch Bewegung des Liquors angeregt

Kanalprotein steuert Stammzellen

Im Gehirn gibt es Stammzellen, die sich teilen und so zeitlebens für Nachschub an neuen Nervenzellen sorgen. So weit ist die Existenz von neuronalen Stammzellen keine Neuigkeit mehr. Es ist auch bekannt, dass die neuen Gehirnzellen beispielsweise an Prozessen des Gedächtnisses oder der Verarbeitung von Informationen, die über die Sinnesorgane wahrgenommen werden, beteiligt sind.

Wissenschaftler der LMU München deckten jetzt jedoch noch einen weiteren, zentralen Mechanismus auf: Sowohl ein Kanalprotein als auch die Scherkräfte des Liquors, wie die Gehirnflüssigkeit auch genannt wird, spielen bei der Bildung von neuen Nervenzellen im Gehirn eine wichtige Rolle.

© Free-Photos / pixabay.com

Der Liquor ist eine klare und farblose Flüssigkeit, die im zentralen Nervensystem zirkuliert. Die Bildung des „Hinrwassers“ erfolgt im Plexus choroidei. Wissenschaftler entdeckten nun, dass die Bewegung des Flüssigkeit und die damit auf die umliegenden Zellen einwirkenden Kräfte wichtig sind. Bei den neuronalen Stammzellen öffnet sich durch die Liquor-Bewegung ein Kanalprotein und lässt verstärkt Natriumionen in die Zelle einströmen. Dieser Vorgang ist das Signal für die Stammzelle, sich zu teilen und in den Differenzierungsprozess zu starten.

 

Das Panta rhei-Prinzip gilt auch für das Gehirn

Bereits die alten Griechen kannten das Prinzip „Panta rhei“. Übersetzt bedeutet es „Alles fließt“. Dem antiken Philosophen Herakles wird die Entwicklung des Ansatzes zugeschrieben. In der Philosophie beschreibt man damit den Wandel und das Wechselspiel von Vergangenheit und Erneuerung, was das Leben und Sterben ebenso einschließt. Jetzt könnten Sie als Leser natürlich sagen: „Reines Philosophie-Gedöns! Das hat doch keinerlei Einfluss auf den Alltag!“ Falsch! Wie wichtig es auch im wahren Leben ist, dass alles im Fluss bleibt, zeigen die Münchner Untersuchungen.

Neuronale Stammzellen sitzen im Gehirn in sogenannten Stammzellnischen. Dort teilen sie sich und starten in den Differenzierungsprozess zur erwachsenen Nervenzelle. Ohne die Neubildung der Neuronen würden viele wichtige Gehirnfunktionen nicht klappen. Eine der Stammzellnischen im Gehirn sitzt an der Seitenwand der Seitenventrikel. Dabei handelt es sich um Hohlräume, die vom Gehirnwasser gefüllt sind. Die neuronalen Stammzellen hier werden also vom Nervenwasser, dem Liquor, umspült.

Bislang ging die Wissenschaft davon aus, dass Signalmoleküle und Botenstoffe in der Zerebrospinalflüssigkeit helfen, die Nervenentwicklung zu steuern. Zur Überraschung der Forscher beeinflussen aber auch die physikalischen Kräfte des Liquors das Verhalten der Stammzellen.

 

Der epitheliale Natriumkanal übernimmt die Rolle des Steuermanns

Verantwortlich für die Steuerung ist ein Kanalprotein mit dem Namen ENaC. Es handelt sich dabei um die Abkürzung für „epithelialer Natriumkanal“. Das Molekül befindet sich auf der Zelloberfläche und sorgt dafür, dass Natriumionen ins Zellinnere hineinströmen können.

In den Versuchen der Forscher stellte sich heraus, dass Stammzellen die Fähigkeit zur Teilung verlieren, wenn ihnen das ENaC-Kanalprotein fehlte. Den Forscher gelang es auch, die Teilungsrate zu erhöhen, indem sie die ENaC-Funktion verstärkten. Dafür mussten sie lediglich die Strömung des Hirnwassers erhöhen.

 

Scherkräfte des Hirnwassers lösen die Öffnung des Natriumkanals aus

Tieferliegende Analysen offenbarten, dass die Funktion des Moleküls von den Scherkräften abhängt, die das Hirnwasser auf die Stammzellen ausübt. Dieser mechanische Reiz führt zu einer längeren und auch stärkeren Öffnung des Kanalproteins. So können mehr Natriumionen in die Zelle einströmen und letztlich die Stammzelle zur vermehrten Teilung anregen.

In ihrer Veröffentlichung zeigten sich die LMU-Forscher von den Ergebnissen überrascht, denn ENaC hatten sie so nicht auf ihrer Rechnung. Bislang war das Kanalprotein nur für seine Funktionen in der Lunge und Niere bekannt, nicht aber im Gehirn.

Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler den Prozess noch genauer untersuchen. Sie hoffen einen Ansatz für die therapeutische Nutzung zu finden. Bereits heute erhalten Patienten pharmakologische ENaC-Blocker, um Bluthochdruck zu behandeln. Die Mediziner könnten damit aber auch die neuronalen Stammzellen und so indirekt die Hirnfunktionen beeinflussen. Im Organismus hängt alles mit allem zusammen. Ergo: Alles fließt. Quod erat demonstrantum!

 

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.