Forscher haben eine bisher unbekannte Form der zellulären Kommunikation im Gehirn entdeckt, bei der Proteine direkt zwischen Neuronen übertragen werden. Ihrer Meinung nach könnten wir, wenn wir es in den Griff bekommen, möglicherweise neue Behandlungen für Demenz und andere neurologische Erkrankungen entwickeln.
Im Allgemeinen erfolgt die neuronale Kommunikation durch die Vermittlung von Neurotransmittern, die über Synapsen verstreut sind (somit übertragen sie Signale von einer Zelle zur anderen). Wissenschaftler haben jedoch festgestellt, dass sich bestimmte Proteine im Gehirn anders bewegen. Dies veranlasste sie zu der Vermutung, dass auch Neuronen am Austausch dieser Mischungen beteiligt sein könnten.
Beispielsweise bewegen sich Proteine wie Tau und Synuclein zwischen Gehirnzellen und sammeln sich in Plaques an, was zur Entwicklung der Alzheimer-Krankheit und anderer neurodegenerativer Erkrankungen beiträgt. Bisher war sich die Forschung jedoch nicht sicher, ob diese transneuronale Übertragung von Proteinen eine rein pathologische Art der Kommunikation darstellt oder ob der gleiche Mechanismus auch bei gesunder Gehirnaktivität beobachtet wird.
Um diese Frage zu beantworten, verwendeten die Studienautoren ein Markermolekül namens Biotin, um neuronale Proteine in den Augen von Ratten zu markieren. 11 Tage später stellten sie fest, dass Biotin in Neuronen im visuellen Kortex der Tiere nachgewiesen werden konnte. Das bedeutet, dass einige der markierten Proteine tatsächlich zu entfernten Zellen im Gehirn transportiert wurden.
„Dies ist eine völlig neue Art und Weise, wie Zellen im Gehirn miteinander kommunizieren können, die noch nie zuvor in die Art und Weise, wie wir über Gesundheit und Krankheit denken, integriert wurde“, sagte Dr. Hollins Klin, einer der Autoren der Studie.
Mithilfe einer Technik namens Massenspektroskopie identifizierten die Forscher ungefähr 200 markierte Proteine, die den visuellen Kortex erreichten. Tau und Synuclein gehören dazu. Das bedeutet, dass die neurale Übertragung dieser beiden Mischungen nicht nur auf pathologische Zustände beschränkt ist.
„Dies bestätigt, dass in gesunden Gehirnen mit Tau und Synuclein alles in Ordnung ist und ihre Bewegung um das Gehirn herum normal ist“, sagt Klein. „Aber bei Menschen mit Alzheimer wird eine toxische Form des Proteins zwischen Neuronen transportiert.“
Eine tiefergehende Analyse ergab, dass die Proteine innerhalb von membrangebundenen Paketen, den sogenannten Exosomen, von einem Neuron zum anderen transportiert werden, die die zelluläre Kommunikation vermitteln, indem sie eine Reihe von Mediatorverbindungen zwischen den Zellen transportieren. Die Forscher fanden auch heraus, dass die Proteine normalerweise auf erregende, aber nicht auf hemmende Neuronen übertragen wurden.
Die Autoren fassen zusammen, dass ihre Ergebnisse „den nicht-pathologischen Transport verschiedener endogener Proteine [zwischen Neuronen] demonstrieren“. Ihrer Meinung nach ist es durchaus möglich, diese Kommunikation zu kontrollieren und die Gehirnaktivität zu manipulieren. Bis dahin muss natürlich noch viel recherchiert werden. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie eröffnen jedoch einen völlig neuen Weg für die Untersuchung und Behandlung neurologischer Erkrankungen.
Die Studie ist in Cell Reports veröffentlicht.
Quelle: IFLScience
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