Molekulare Signale im entwickelnden Gehirn
Die Beseitigung der neuronalen Verbindungen wird synaptisches Pruning genannt und ist von grundlegender Bedeutung für die funktionelle Konnektivität im Gehirn. Ein falsches Pruning kann zu neurologischen Entwicklungsstörungen und neuropsychiatrischen Erkrankungen wie Autismus-Spektrum-Störungen oder Schizophrenie führen. Aktuelle mechanistische Einblicke in den Prozess des synaptischen Pruning zeigen, dass die Gehirn-Immunzellen, die sogenannten Mikroglia für diese Synapseneliminierung verantwortlich sind. Mikroglia spüren Schaden auf und erhalten die Homöostase durch Phagozytose, indem alle nicht benötigten Zellen, deren Verbindungen oder Abfall entfernt werden. Es wurde eine Anzahl von Lockstoffmolekülen und Rezeptoren identifiziert, die die Anziehung der Mikroglia an die gewünschte Stelle des Gehirns steuern. Bisher waren Wissenschaftler nicht in der Lage neuronale Moleküle zu identifizieren, die zwischen starken und schwachen Synapsen unterscheiden können. Das EU-geförderte Projekt SYNSIGNAL (Molecular signals for synaptic pruning by microglia) sollte untersuchen, wie bestimmte Moleküle das synaptische Pruning im sich entwickelnden Gehirn steuern. Um die Arbeit zu erleichtern, entwickelte das Konsortium zunächst ein ex-vivo-System zur Kultivierung von organtypischen Scheiben des Hippocampus. Dieses System ähnelte einem in vivo Organ in Bezug auf Gewebe- und Mikroglia-Morphologie. Mit diesem System untersuchten Forscher den regulatorischen Einfluss auf das synaptische Pruning von Phosphatidylserin, einem Molekül, das Phagozytose und Sialinsäure fördert, einem Molekül, das Phagozytose verhindert. Ihre Beobachtungen wiesen auf eine Rolle von Sialinsäure bei der Aufrechterhaltung der Synapsen sowie bei der molekularen Regulierung des entwicklungsbedingten synaptischen Prunings. Um die Rolle von Phosphatidylserin aufzuklären, untersuchte das Konsortium Mäuse, denen das Enzym fehlt, das Phosphatidylserin auf der Zellenoberfläche freisetzt. Sie entdeckten, dass Phosphatidylserin eine Rolle beim synaptischen Umsatz spielt und helfen könnte, unnötige Synapsen zu beseitigen. Die Identifizierung der molekularen Kommunikation zwischen Neuronen und Synapsen durch Phagozytosesignale lieferte einen beispiellosen Einblick in den synaptischen Pruning-Prozess. Da ein beeinträchtigtes Pruning mit neuriologischen Entwicklungsstörungen einhergeht, werden die Informationen von SYNSIGNAL dazu beitragen, diese Störungen zu verstehen und neue Konzepte für ihre Behandlung zu entwickeln.
Schlüsselbegriffe
Synaptisches Pruning, Mikroglia, Synapse, Phosphatidylserin, Sialinsäure
