Wie Lernen und Erinnern beim Zebrafisch funktioniert
Eine erhebliche Anzahl neurologischer Krankheiten wie etwa Alzheimer, multiple Sklerose und Parkinson-Krankheit manifestieren sich mit Lernschwierigkeiten und Gedächtnisverlust. Wir durchschauen jedoch die molekularen und zellulären Mechanismen des Erinnerns und Lernens noch nicht voll und ganz. Die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts LEARNING AND MEMORY schlugen vor, dass für Untersuchungen dieser Art ein geeigneter Modellorganismus gebraucht wird. In diesem Zusammenhang setzten sie auf den Zebrafisch (Danio rerio) als einen leistungsfähigen Modellorganismus, der genetische Manipulationen und Verhaltensgedächtnistests in Kombination ermöglicht. Unter Einsatz dieses Modells führten die Forscher eine molekulare und zelluläre Analyse von grundlegenden Lern- und Gedächtnisprozessen durch. Sie konzentrierten sich auf das Erlernen der Schreckreaktion und lokalisierten die synaptischen Veränderungen in dem diesem speziellen Verhalten zugrunde liegenden Netz. Parallel dazu untersuchten sie Gedächtnisstörungen, die durch AK-assoziierte Proteine wie beispielsweise Beta-Amyloid ausgelöst werden. Zu diesem Zweck injizierten sie den Zebrafischlarven Beta-Amyloid und konnten beweisen, dass das Lernen tatsächlich von Beta-Amyloid blockiert wird. Ähnliche Resultate erzielte man mit dem Amyloid-Vorläuferprotein (APP), welches das axonale Wachstums, die Synapsenformation und die Schreckreaktion bei den Zebrafischen regulierte. Die Behandlung mit häufig verwendeten Alzheimermedikamenten ergab einen Gesamtschutz vor Gedächtnisstörungen. Aus klinischer Perspektive arbeitete man im Rahmen der Studie LEARNING AND MEMORY mit Patientenproben, um Genvarianten und deren Assoziation zur Krankheitsentwicklung zu ermitteln. Eine Einzelnukleotid-Polymorphismus-Analyse des ARC-Gens bei Alzheimerpatienten ergab eine Genvariante, welche das Risiko der Entwicklung von Alzheimer reduziert. Die Projektmitglieder demonstrierten somit das Potenzial der Verwendung von Zebrafisch als Modellorganismus zur Untersuchung von grundlegenden Lern- und Gedächtnisprozessen im gesunden und kranken Zustand. Hier eröffnen sich außerdem neue Wege zum Einsatz des Zebrafischs als zukünftiges Werkzeug in der Arzneimittelentwicklung.
Schlüsselbegriffe
Zebrafisch, Lernen, Gedächtnis, Alzheimer-Krankheit, Beta-Amyloid, Einzelnukleotid-Polymorphismus, single nucleotide polymorphism, ARC-Gen, Arzneimittelforschung, Medikamentenentwicklung
