Zusammenhang zwischen Vitamin A und Lernfähigkeit von einem Team unter der Leitung von Salk-Forschern festgestellt

22. Dezember 1998

Zusammenhang zwischen Vitamin A und Lernfähigkeit von einem Team unter der Leitung von Salk-Forschern festgestellt

22. Dezember 1998

La Jolla, CA – In letzter Zeit etwas vergessen? Wenn ja, sollten Sie vielleicht eine Extraportion Süßkartoffeln oder andere Vitamin-A-reiche Lebensmittel auf dem Feiertagstisch probieren.

Forscher am Salk Institute for Biological Studies haben herausgefunden, dass Vitamin A das Lernen fördert, und sie haben den ersten Beweis erbracht, dass das Vitamin die Gehirnzellaktivität in einem Bereich beeinflusst, der mit Lernen und Gedächtnis verbunden ist.

Die Ergebnisse, veröffentlicht in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Neuron, unterstreicht die Besorgnis über die Folgen eines Vitamin-A-Mangels, von dem schätzungsweise 190 Millionen Kinder weltweit betroffen sind.

„Wir wissen seit langem, dass Vitamin A für die ordnungsgemäße Entwicklung des Nervensystems in einem wachsenden Embryo benötigt wird“, sagte er Ronald Evans, Salk-Professor und leitender Autor der Studie. „Dies ist der erste Beweis dafür, dass Vitamin A für die Gehirnfunktion im Laufe des Lebens benötigt wird.“

Vitamin A hat eine Vielzahl positiver Eigenschaften – insbesondere seine Rolle bei der Sehkraft wird seit vielen Jahren geschätzt. Das Vitamin übt diese Wirkung aus, indem es sich an spezifische Moleküle, sogenannte Rezeptoren, bindet, die sich in den Zellen befinden, das Vorhandensein des Vitamins erkennen und ihm helfen, komplexe genetische Netzwerke zu kontrollieren.

Es gibt eine Familie von Rezeptoren für Vitamin A, und verschiedene Kombinationen von Familienmitgliedern sind in verschiedenen Geweben des Körpers aktiv. Forscher in Evans‘ Labor stellten fest, dass zwei dieser Rezeptoren, RARbeta und RXRgamma genannt, nur in einer kleinen Anzahl von Zellen aktiv waren, „und einige dieser Zellen befanden sich zufällig in Teilen des Gehirns, die als wichtig für das Lernen und Lernen angesehen wurden.“ Gedächtnis“, erklärte Ming-Yi Chiang, Erstautor der Studie. „Dieser Befund veranlasste uns zu der Annahme, dass diese beiden Rezeptoren die Lernfähigkeit beeinflussen könnten.“

Chiang und ihre Kollegen stellten „Knockout“-Mäuse her, denen Gene für die beiden gehirnspezifischen Rezeptoren fehlten. Die Gehirne der Mäuse schienen von normaler Struktur zu sein, was darauf hindeutet, dass das Fehlen der Rezeptoren keinen Einfluss auf die embryonale Entwicklung des Gehirns hatte. Die Mäuse entwickelten sich normal, schnitten aber bei Standard-Intelligenztests deutlich schlechter ab als gewöhnliche Mäuse.

„Da die Verkabelung in diesen Mäusen normal zu sein schien, beschlossen wir, zu untersuchen, ob die Zellen richtig funktionierten“, sagte Evans.

Zu diesem Zweck schlossen sie sich mit Forschern in zwei anderen Salk-Laboren unter der Leitung der Professoren Fred Gage und Charles Stevens zusammen. Die Stevens-Gruppe untersuchte die Fähigkeit der Gehirnzellen der „Knockout“-Mäuse, einen Prozess zu durchlaufen, von dem allgemein angenommen wird, dass er für das Lernen entscheidend ist.

Beim Lernen kommunizieren Gehirnzellen über kleine Lücken, sogenannte Synapsen, miteinander. Wenn ein elektrischer Impuls die Länge einer Gehirnzelle durchlaufen und die Spitze erreicht hat, schießt ein chemischer Botenstoff durch die Lücke und löst einen Impuls in einer benachbarten Zelle aus. „Wie bei Staffelläufern“, sagte Stevens, „erzeugen die Bahnen der Gehirnzellen unsere Gedanken und Erinnerungen.“

Aber in einem Rennen werden nicht alle Staffelstäbe gleich gut weitergegeben, und auch die Kommunikation zwischen den Synapsen kann unterschiedlich sein. Tatsächlich geht das Lernen mit klar definierten Veränderungen in der Effizienz einher, mit der Nachrichten Synapsen passieren. „Es ist, als ob das Gehirn die Prozesse, die beim Erlernen einer bestimmten Aufgabe oder Tatsache eine Rolle spielen, feinabstimmt“, sagt Stevens.

Die Forscher fanden heraus, dass Gehirnzellen aus dem Hippocampus der Knockout-Mäuse, der Gehirnregion, von der bekannt ist, dass sie für Lernen und Gedächtnis wichtig ist, nicht über diese Fähigkeit verfügen, ihre Synapsen zu verändern. „Daher besteht ein unerwarteter Zusammenhang zwischen einem gemeinsamen, aber essentiellen Nährstoff, der Lernfähigkeit, und den zellulären Schaltkreisen im Gehirn, die das Lernen steuern“, sagt Evans. „Insgesamt deuten die Beweise darauf hin, dass Vitamin A eine Art molekularer Schlüssel ist, der eine der mächtigsten Funktionen des menschlichen Gehirns freischaltet.“

Zu den Co-Ermittlern von Salk gehören Dinah Misner, Gerd Kemperman, Thomas Schikorski und Professor Fred Gage. Evans und Stevens sind Forscher des Howard Hughes Medical Institute. Evans ist außerdem March of Dimes-Lehrstuhlinhaber für Molekulare Entwicklungsbiologie. Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit Vincent Giguére von der McGill University in Montreal und Henry M. Sucov von der University of Southern California School of Medicine durchgeführt.

Die Arbeit wurde von der G. Harold and Leila Y. Mathers Foundation, der Robert Glenn Rapp Foundation und den National Institutes of Health unterstützt.

Das Salk Institute for Biological Studies mit Sitz in La Jolla, Kalifornien, ist eine unabhängige gemeinnützige Einrichtung, die sich grundlegenden Entdeckungen in den Biowissenschaften, der Verbesserung der menschlichen Gesundheit und den Bedingungen sowie der Ausbildung zukünftiger Generationen von Forschern widmet. Das Institut wurde 1960 von Jonas Salk, MD, mit einer Landspende der Stadt San Diego und der finanziellen Unterstützung der March of Dimes Birth Defects Foundation gegründet.