Zwei Proteine, die an beteiligt sind Autismus Forscher des UT Southwestern Medical Center haben herausgefunden, dass sie die Stärke und das Gleichgewicht der Nervenzellverbindungen kontrollieren.
Juni 2007 – Die Proteine, die dazu dienen, Nervenzellen physisch miteinander zu verbinden, wurden vor mehr als einem Jahrzehnt von Wissenschaftlern der UT Southwestern entdeckt, ihre Funktion war jedoch unklar.
In der neuen Studie, die in der Zeitschrift vom 21. Juni erscheint Neuron, fanden die Forscher heraus, dass ein Protein die Erregbarkeit von Nervenzellen erhöht, während das andere die Zellaktivität hemmt. Vor allem hingen diese Effekte davon ab, wie oft die Zellen feuerten.
Das Aktivitätsniveau von Neuronen spielt eine entscheidende Rolle für die normale Entwicklung des Gehirns bei Kindern. Aktive Verbindungen werden stärker und überleben bis ins Erwachsenenalter, während inaktive Verbindungen verschwinden.
Es wird angenommen, dass Autismus ein Ungleichgewicht von erregenden und hemmenden Nervenverbindungen beinhaltet, eine Theorie, die dadurch unterstützt wird Studie, sagte Dr. Ege Kavalali, außerordentlicher Professor für Neurowissenschaften und Physiologie an der UT Southwestern und Autor der Papier.
„Mutationen in diesen Proteinen wurden kürzlich mit bestimmten Arten von Autismus in Verbindung gebracht“, sagte Dr. Kavalali. „Diese Arbeit gibt einen klaren Einblick in die Funktionsweise der Proteine. Wir können niemals eine therapeutische Strategie entwickeln, ohne zu wissen, was diese Mutationen bewirken.“
Die Proteine heißen Neuroligin-1 und Neuroligin-2. An der Verbindungsstelle zweier Nervenzellen, die als Synapse bezeichnet wird, ragen die Proteine aus der Oberfläche der Zelle heraus, die ein Signal von der ersten Zelle empfängt. Die Neuroligine binden an andere Moleküle der ersten Zelle und bilden so eine physikalische Brücke über die Synapse.
In einigen Fällen regt ein Signal der ersten Zelle die zweite Zelle an, während an anderen Synapsen das Signal die zweite Zelle hemmt.
Säuglinge werden mit weit mehr Synapsen, sowohl erregenden als auch hemmenden, geboren als Erwachsene. In einem Prozess namens Pruning verschwinden Synapsen, die während der Entwicklung inaktiv sind, während sich aktive vermehren.
In der aktuellen Studie haben die Forscher Rattenneuronen in Kultur genetisch so manipuliert, dass die Zellen zu viel Neuroligin-1 bildeten. Die Zellen entwickelten die doppelte Anzahl an Synapsen, was die Frage aufwirft, ob Neuroligin-1 trugen zur Bildung zusätzlicher Synapsen bei oder trugen dazu bei, dass bestehende nicht mehr beschnitten. Ähnliche Tests zeigten, dass ein Überschuss an Neuroligin-2 auch zu mehr Synapsen führte, aber in diesem Fall waren die Synapsen hemmend.
Wenn die Zellen, die entweder Neuroligin-1 oder Neuroligin-2 überexprimierten, chemisch am Feuern gehindert wurden, entwickelten sie trotz der Anwesenheit der entsprechenden Proteine keine übermäßigen Synapsen.
Zusammen zeigen die Tests, dass Nervenzellen mit einem Überschuss an Neuroliginen nur dann zusätzliche Synapsen entwickelt haben, wenn diese Zellen feuern dürfen.
„Die beiden Neuroligine haben unter normalen Bedingungen komplementäre Rollen, wobei Neuroligin-1 die exzitatorische Wirkung erhöht Verbindungen zwischen Nervenzellen und Neuroligin-2 erhöhen die Anzahl der hemmenden Verbindungen und schaffen so ein Gleichgewicht“, Dr. Kavalali genannt. „In beiden Fällen sind die Neuroligine nicht notwendig, um die Synapsen zu bilden, aber sie spielen eine Rolle bei der Bildung von Synapsen bestimmen, welche Synapsen es auf Dauer schaffen und wie reaktionsschnell die Nervenzellen sind sind."
Da bei manchen Menschen mit Autismus-Spektrum-Störungen Mutationen in Neuroliginen auftreten, entwickelten die Forscher auch eine Mutation in Neuroligin-1, die mit einer beim Menschen beobachteten vergleichbar ist, und führte die mutierten Neuroligine in Ratten ein Neuronen.
„Die Nervenzellen, die das mutierte Neuroligin tragen, zeigten eine dramatische Abnahme der Synapsenzahl und eine mehr als zweifache Abnahme der Erregbarkeit, was zeigt, dass die Mutation die Stabilität der Synapsen stört“, Dr. Kavalali genannt.
