Transporter versorgt Gehirnzellen mit essenziellen Aminosäuren

In Gehirnen von Menschen und Mäusen versorgt ein Transporter die Denkzellen mit Aminosäuren (Eiweissstoff-Bestandteilen), die der Körper nicht selbst herstellen kann, berichten niederösterreichische Forscher.

Ohne seinen Lieferservice sind die Nervenzellen (Neuronen) dermassen ausgehungert, dass sie bald nach der Geburt sterben. Das führt zu abnormal kleinen Gehirnen (Mikrozephalie) sowie Bewegungs- und Verhaltensstörungen. Die Studie wurde im Fachmagazin «Cell» veröffentlicht.

Ein Team um Gaia Novarino und Lisa Knaus vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA) in Klosterneuburg untersuchte die Gehirnentwicklung bei Mäusen, deren Nervenzellen nicht mit essenziellen Aminosäuren (Large neutral amino acids – LNAAs) versorgt werden, weil der nötige Transporter (SLC7A5) dafür fehlt.

«Im Embryonalstadium schien die Gehirnbildung in Ordnung zu sein», schreiben die Forscher in einer Mitteilung: «Doch unmittelbar nach der Geburt zeigten sich die ersten Folgen des Mangels an LNAASs. Die betroffenen Mäuse hatten im Vergleich zu gesunden Tieren verkleinerte Grosshirnrinden und deshalb Mikrozephalie.»

Die Forscher markierten einzelne Nervenzellen des Gehirns und stellten fest, dass bei Tieren ohne SLC7A5 in den ersten Tagen nach der Geburt viele Neuronen in der oberen Schicht der Grosshirnrinde verschwanden, heisst es. Die Zellen starben ab, weil sie ohne LNAAs ausgehungert waren und weniger Aktivität zeigten. «Neuronen, die nicht richtig feuern, werden kurz nach der Geburt eliminiert», erklärte Knaus.

Später normalisierten sich die Neuronenaktivitäten in den betroffenen Mäusen und die Nervenzellen starben auch nicht mehr vermehrt ab, berichteten die Forscher: «Die deutlich geringere Gehirngrösse blieb jedoch bis ins Erwachsenenalter bestehen.»

Die Tiere hatten deswegen Störungen in der Bewegungsfertigkeit (motorische Defizite), zeigten verändertes Sozialverhalten und Hyperaktivität. Diese Verhaltensmuster ähneln sehr stark denen von Patienten mit Mutationen im SLC7A5-Gen, die ebenfalls Mikrozephalie, Autismus und motorische Defizite aufweisen. Laut der Studie können also selbst kleine Veränderungen des Stoffwechsels und der Nährstoffverfügbarkeit schwerwiegende Folgen für die Entwicklung und Funktion des Gehirns haben.