Wissenschaftler erforschen Geheimnis der Myelinsynthese
Verschiedene Proteinprozesse, die im Frühstadium der Umwandlung von Glukose in Fettsäuren stattfinden, haben einen wesentlichen Einfluss auf die ordnungsgemäße Entwicklung und Strukturierung der Myelinmembran, so das Ergebnis einer neuen Studie. Die Ergebnisse sind Teil der EU-finanzierten, mit 1,3 bzw. 1 Million EUR geförderten Projekte AXON SUPPORT und NEUROMICS. Die Studie wurde im Fachblatt "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS) veröffentlicht und beschreibt, wie mit Röntgenverfahren Mutationen nachgewiesen werden können, die die Myelinstruktur schädigen. Die Erforschung der Myelinstruktur kann wichtige Erkenntnisse zur Entstehung neurologischer Erkrankungen beitragen. Die Forscher vom Boston College in den Vereinigten Staaten untersuchten gemeinsam mit ihren Kollegen in Italien, Japan, den Niederlanden und der Schweiz, wie die Zusammensetzung von Myelinlipiden Struktur und Stabilität des Myelins beeinflusst. Das Nervensystem des Körpers kann nur dann richtig funktionieren, wenn die Myelinscheiden vollständig intakt sind. Myelin ist eine Substanz, die die faserartigen Fortsätze einer Nervenzelle, so genannte Axone, umschließt. "Die Myelinisierung beruht auf einer massiven Steigerung der Synthese von Gliazellmembranen. In unserer Studie zeigen wir, dass die Myelinlipidsynthese in ihrer akuten Phase durch das Protein SCAP (Sterol responsive element binding protein (SREBP) Cleavage Activating Protein) reguliert wird, das als Aktivator des Proteins SREBP fungiert", schreiben die Autoren der Studie. Professor Daniel Kirschner vom Boston College sagte hierzu: "Myelin ist eine Schicht aus Membranen, die das Axon umschließen und elektrisch isolieren. Eine solche Isolierung ist die Voraussetzung für eine schnelle Reizweiterleitung. Wird das Myelin geschädigt, treten Lecks an der Isolierschicht auf und der Nerv kann die elektrischen Impulse nicht mehr zügig weiterleiten. Wenn das Myelin um einen Abschnitt des Axons komplett fehlt, ist die Reizweiterleitung unterbrochen." Mittels Röntgendiffraktometrie, analysierten die Forscher die dynamische Membranbildung in vollständigen Nervenfasern genetisch veränderter Mäuse, die eine Myelinschädigung aufwiesen. Verglichen mit anderen mikroskopischen Verfahren lieferte die Röntgendiffraktometrie schnellere, zuverlässigere und aussagefähigere Ergebnisse zur intermodalen, strukturellen Integrität des Myelins. "Wir konnten genau sehen, dass die Wicklung der Membran nicht ordnungsgemäß stattgefunden hatte, was die elektrophysische Leitfähigkeit des Myelins stören kann", sagte der Biologe vom Boston College. "Deutlich war auch, dass die Lipide in den Myelinlipiddoppelschichten (Bylayer) bei den hier verwendeten transgenen Mäusen nicht ordnungsgemäß verpackt waren." Den Forschern zufolge beruhen die anderen mikroskopischen Verfahren auf chemischen Substanzen, die Veränderungen am zu untersuchenden Gewebe bewirken. Durch diese Substanzen und den Zeitaufwand, der für Vorbereitung und Analyse der Proben nötig ist, kann sich die molekulare Struktur verändern, was wiederum die dynamische Interaktion des Myelins verfälschen kann. "Bei der Röntgendiffraktometrie kommen keine chemischen Substanzen zum Einsatz, außerdem liegen bereits innerhalb einer Stunde Ergebnisse vor", sagte er. "Die Vorteile dieses Verfahrens bestehen darin, dass wir größere Gewebeteile untersuchen und analysieren können und Genaueres über den Effekt der Mutation auf die native Struktur des Myelins und dessen Stabilität erfahren." Die Forscher arbeiten seit ungefähr vier Jahren mit genetisch veränderten Mäusen und erforschen an ihnen, welche Rolle der Myelinabbau bei verschiedenen Erkrankungen des Zentral- und peripheren Nervensystems spielt. AXON SUPPORT (Axonuclear communication in health and disease) wurde unter dem Themenbereich "Neue und aufstrebende Wissenschaften und Technologien" (NEST) des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) finanziert. Das Projekt NEUROMICS (Functional genomics of the brain) wurde im Rahmen von Marie-Curie-Stipendien für die Forschungsausbildung von Nachwuchswissenschaftlern gefördert.