Gehirnzellen, Geschlecht und Krankheitsrisiko

Astrozyten spielen eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung und Aufrechterhaltung von Neuronen und neuronalen Netzwerken. Diese Art von Gliazellen entwickeln sich unterschiedlich schnell im zentralen Nervensystem von männlichen und weiblichen Mäusen. Das ist das Ergebnis einer neuen Studie von Wissenschaftlern der US-amerikanischen Eliteuniversität Yale. Das könnte auch Auswirkungen auf das Krankheitsrisiko haben.

Kleineres Zeitfenster für Männer, um Störungen zu beheben

Bei Astrozyten handelt es sich um Gliazellen, die sternförmig verzweigt sind. Ihre Fortsätze verbinden sich über Grenzmembranen mit der Gehirnoberfläche und den Blutgefäßen. Lange Zeit wurden Gliazellen in erster Linie als Stützzellen für die Neuronen betrachtet. Nach und nach stellt sich heraus, dass sie zahlreiche Funktionen erfüllen. So können Astrozyten Steroidhormonrezeptoren exprimieren und sie zeigen schnelle Reaktionen auf hormonelle Manipulationen.

Trotz wichtiger Geschlechtsunterschiede im Kortex und Hippocampus haben bisher nur wenige Studien Geschlechtsunterschiede in Astrozyten während  der Entwicklung der Hirnrinde, auch bekannt als Kortex, untersucht.

Es ist bekannt, dass Astrozyten eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des Gehirns spielen, einschließlich des Aufbaus, der Aufrechterhaltung und des Abbaus neuronaler Verbindungen. Frühere Forschungen haben bereits gezeigt, dass sie auf Hormone wie Testosteron und Östrogen ansprechen. Weniger klar ist, wie diese Empfindlichkeit gegenüber Sexualhormonen die Gehirnentwicklung bei Männern und Frauen unterschiedlich beeinflussen könnte.

Für die Studie zeichnete ein Team von Yale-Wissenschaftlern unter der Leitung von Gianfilippo Coppola, Mitglied der Abteilung für Pathologie an der Yale School of Medicine, Genexpressionsprofile von Astrozyten auf. Damit ließ sich die Entwicklung bei männlichen und weiblichen Mäusen verfolgen.

Unter anderem konnten die Wissenschaftler sehen, welche biologischen Signalwege in den Zellen aktiv waren und an welchen Prozessen die Zellen zu verschiedenen Zeitpunkten beteiligt waren.

„Zunächst sahen wir einen deutlichen Unterschied zwischen jungen und älteren Mäusen“, sagte Coppola. Insbesondere war die Genexpression bei jungen Mäusen weitgehend mit frühen Entwicklungsfunktionen wie der Bildung neuronaler Verbindungen verbunden. Bei älteren Mäusen deuteten Genexpressionsmuster darauf hin, dass Astrozyten stärker an Prozessen der Gehirnreifung beteiligt waren, wie etwa dem Beschneiden neuraler Verbindungen.

Bei jungen Mäusen beobachteten die Forscher auch früh in der Entwicklung Unterschiede zwischen Männchen und Weibchen in der Astrozyten-Genexpression. Diese Unterschiede erreichten eine Woche nach der Geburt ihren Höhepunkt. Sie standen unter anderem in Zusammenhang mit Zellwachstum und -teilung sowie dem Aufbau neuronaler Verbindungen. Dieser Befund deutet darauf hin, dass es möglicherweise auch geschlechtsspezifische Unterschiede bei der Modulation neuronaler Netzwerke durch Astrozyten gibt.

Diese Geschlechtsunterschiede scheinen von Astrozyten angetrieben zu werden, die unterschiedlich schnell reifen. Astrozyten männlicher Mäuse zeigten früher als weibliche die Genexpressionsmuster älterer Mäuse.

„An der Oberfläche könnte man denken, dass eine schnellere Reifungsrate eine gute Sache in der Entwicklung ist“, sagte Studienautorin Natalina Salmaso. Eine schnellere Reifung könne jedoch auch bedeuten, dass männliche Mäuse weniger Zeit haben, sich von Umweltproblemen zu erholen, denen sie in dieser Zeit begegnen könnten, oder dass kritische Entwicklungsfenster möglicherweise kürzer sind. Dies könne für neurologische Entwicklungsstörungen von Bedeutung sein.

Viele neurologische, psychiatrische und Entwicklungsstörungen – wie Schizophrenie und das Rett-Syndrom, eine seltene Störung, die Motorik und Sprache beeinträchtigt – betreffen Männer und Frauen unterschiedlich. Die Funktion von Astrozyten ist an vielen dieser Krankheiten beteiligt.

Die neue Entdeckung von Geschlechtsunterschieden in den frühesten Entwicklungsstadien kann Forschern dabei helfen, Geschlechtsunterschiede bei Krankheiten besser zu verstehen und neue Behandlungswege aufzuzeigen.

„Die Bedeutung dieser Informationen besteht darin, dass man nun Rückschlüsse darauf ziehen kann, wie Astrozyten an der Krankheitsentwicklung beteiligt sind“, sagte Coppola. „Es zeigt auch, dass Neuronen nicht die einzigen Zellen sein sollten, die als Ziele für therapeutische Interventionen in Betracht gezogen werden sollten, da sie nicht die einzigen Akteure bei der Entstehung von Krankheiten sind. Astrozyten sind es auch.“

Um die zukünftige Arbeit an diesem Thema zu unterstützen, hat das Forschungsteam eine Datenbank für die von ihnen gesammelten Genexpressionsdaten erstellt, die sie der wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung gestellt haben.

Quelle:

Rurak GM, Simard S, Freitas-Andrade M, Lacoste B, Charih F, Van Geel A, Stead J, Woodside B, Green JR, Coppola G, Salmaso N. Sex differences in developmental patterns of neocortical astroglia: A mouse translatome database. Cell Rep. 2022 Feb 1;38(5):110310. doi: 10.1016/j.celrep.2022.110310. PMID: 35108542. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35108542/)

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Kornelia ist ausgebildete Redakteurin, Buchautorin und freie Texterin. Ihre Erfahrung mit Ess-Störungen hat sie in drei Kochbüchern beschrieben, die alle den Gourmand World Cookbook Awards von Edouard Cointreau gewonnen haben. Ihr Buch Cooking for Happiness hat sogar den Titel ‘Best in the World’ in der Kategorie Innovativ erhalten. Neben Ernährung faszinieren sie vor allem Themen im Bereich Gesundheit. Ihr umfangreiches Wissen in diesen Gebieten stellt sie leicht verständlich dar. Besonders liegt ihr eine ganzheitliche Sicht der menschlichen Existenz im Allgemeinen und Körperfunktionen im Besonderen am Herzen.

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