Astrozyten erneuern geschädigtes Hirngewebe
Astrozyten können geschädigte Hirnregionen offenbar neu besiedeln. Zürcher Forschende beobachteten bei Mäusen wandernde Zellkerne nach Verletzungen.
Das erwachsene Gehirn kann verlorene Astrozyten offenbar gezielter ersetzen als bislang angenommen. Forschende der Universität Zürich beobachteten diesen Reparaturvorgang in lebenden Mäusen.
Astrozyten sind sternförmige Stütz- und Versorgungszellen des Gehirns und für das Funktionieren der Nervenzellen unerlässlich, erklärt die «Universität Zürich». Sie versorgen Nervenzellen mit Nährstoffen, helfen bei der Steuerung des Blutflusses und tragen zur Gesundheit des Hirngewebes bei.
Bei Hirnverletzungen oder bestimmten Autoimmunerkrankungen können Astrozyten zerstört werden. Lange ging die Forschung davon aus, dass das erwachsene Gehirn verlorene Astrozyten nicht vollständig ersetzen kann, berichtet «IT Boltwise».
Astrozyten erneuern geschädigtes Gewebe
Die Forschenden untersuchten lokal begrenzte Astrozytenverluste im Gehirn lebender Mäuse, berichtet die «Universität Zürich». Über mehrere Wochen beobachteten sie die Mäusehirne mithilfe der Zwei-Photonen-Mikroskopie in Echtzeit.
Am Rand der geschädigten Region entdeckten sie eine spezialisierte Gruppe regenerativer Astrozyten, die sich zu teilen begann. Die Zellen bildeten lange Fortsätze, entlang derer neu entstandene Zellkerne in Richtung des geschädigten Gewebes wanderten.
Dabei wanderten nicht die ganzen Zellen in die verletzte Region, sondern die neu gebildeten Zellkerne durch ihre langen Fortsätze. «Die neu gebildeten Zellkerne der Tochterzellen gleiten über weite Strecken», erklärt Studienleiter Bruno Weber laut «Universität Zürich».
Hirngewebe wird neu besiedelt
Die regenerativen Astrozyten befinden sich laut der Studie am Rand der geschädigten Region und bilden lange Zellfortsätze. Entlang dieser Fortsätze wandern neu gebildete Zellkerne in Richtung des verletzten Gewebes.
Auf diese Weise wird die geschädigte Hirnregion wieder mit Astrozyten besiedelt. Gleichzeitig wird das zuvor beschädigte Astrozyten-Netzwerk neu verknüpft.
Der Studie zufolge nutzten die Forschenden als Modell einen durch Aquaporin-4-Antikörper ausgelösten Verlust von Astrozyten. Das Verfahren bildet eine Astrozytenschädigung nach, die für die Neuromyelitis-optica-Spektrum-Erkrankung relevant ist.
Gehirn repariert sich schneller als gedacht
Die Analysen zeigten zudem ein vorübergehendes Genexpressionsprogramm, das durch die Verletzung aktiviert wurde. Mit der Wiederbesiedelung der geschädigten Region normalisierte sich die Genaktivität der Astrozyten wieder, zeigt die Studie in «Nature Neuroscience».
Bei der Reparatur reagierte ein überraschend grosser Anteil der Astrozyten am Rand der geschädigten Region. Rund 50 bis 60 Prozent der reifen kortikalen Astrozyten begannen sich dort zu teilen, schreibt die «Pharmazeutische Zeitung».
Innerhalb weniger Wochen wurde der zuvor astrozytenfreie Bereich dadurch vollständig und rasch wiederbesiedelt. Die Forschenden sehen in beteiligten Genen und Signalwegen mögliche Ansatzpunkte, um solche Regenerationsprozesse künftig therapeutisch zu beeinflussen.
Studie eröffnet neue Forschungswege
Die Studie «Focal astrocyte loss reveals nuclear translocation during lesion repopulation» erschien am 23. Juli in «Nature Neuroscience». Die Experimente wurden hauptsächlich an Mäusen durchgeführt, wobei die Forschenden vergleichbare Zellmerkmale auch in Gewebeproben von NMOSD-Patienten fanden.
Ob und welche funktionelle Bedeutung dieser Reparaturmechanismus bei menschlichen Erkrankungen besitzt, muss noch untersucht werden. Die Ergebnisse liefern jedoch neue Ansatzpunkte, um regenerative Prozesse nach Astrozytenverlust künftig gezielt zu erforschen.
