Verbindung zwischen Vitamin A und Lernfähigkeiten von einem Team unter der Leitung von Salk-Forschern hergestellt

22. Dezember 1998

Verbindung zwischen Vitamin A und Lernfähigkeiten von einem Team unter der Leitung von Salk-Forschern hergestellt

22. Dezember 1998

La Jolla, CA – Vergisst du in letzter Zeit oft Dinge? Wenn ja, solltest du vielleicht eine extra Portion Süßkartoffeln oder andere Vitamin-A-reiche Lebensmittel auf dem Weihnachtstisch probieren.

Forscher am Salk Institute for Biological Studies haben entdeckt, dass Vitamin A das Lernen fördert, und sie haben erste Beweise dafür geliefert, dass das Vitamin die Aktivität von Gehirnzellen in einer Region beeinflusst, die mit Lernen und Gedächtnis in Verbindung gebracht wird.

Die Ergebnisse, die in der aktuellen Ausgabe des Journals veröffentlicht wurden Neuron, understreicht Bedenken hinsichtlich der Folgen eines Vitamin-A-Mangels, von dem schätzungsweise 190 Millionen Kinder weltweit betroffen sind.

“Wir wissen seit langem, dass Vitamin A für die korrekte Entwicklung des Nervensystems eines wachsenden Embryos notwendig ist”, sagte Ronald Evans, Salk-Professor und leitender Autor der Studie. “Dies ist der erste Beweis dafür, dass Vitamin A für die Gehirnfunktion während des Lebens benötigt wird.”

Vitamin A hat eine Vielzahl von vorteilhaften Eigenschaften – insbesondere seine Rolle beim Sehen wird seit vielen Jahren geschätzt. Das Vitamin entfaltet diese Wirkungen, indem es sich an spezifische Moleküle, sogenannte Rezeptoren, bindet, die sich in den Zellen befinden, die Anwesenheit des Vitamins erkennen und ihm helfen, komplexe genetische Netzwerke zu steuern.

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 bemerkten, dass zwei dieser Rezeptoren, namens RARbeta und RXRgamma, nur in einer kleinen Anzahl von Zellen aktiv waren, “und einige dieser Zellen befanden sich zufällig in Teilen des Gehirns, die wichtige Rollen beim Lernen und Gedächtnis spielen sollten”, erklärte Ming-Yi Chiang, Erstautorin der Studie. “Diese Erkenntnis veranlasste uns zu der Überlegung, dass diese beiden Rezeptoren die Lernfähigkeit beeinflussen könnten.”

Chiang und ihre Kollegen stellten “Knock-out”-Mäuse her, denen die Gene für die beiden gehirnspezifischen Rezeptoren fehlten. Die Gehirne der Mäuse erschienen strukturell normal, was darauf hindeutet, dass das Fehlen der Rezeptoren die embryonale Entwicklung des Gehirns nicht beeinträchtigte. Die Mäuse entwickelten sich normal, schnitten aber in Standard-Intelligenztests wesentlich schlechter ab als normale Mäuse.

“Da die Verkabelung dieser Mäuse normal erschien, beschlossen wir zu untersuchen, ob die Zellen richtig funktionierten”, sagte Evans.

Um dies zu erreichen, taten sie sich mit Forschern aus zwei anderen Labors des Salk-Instituts zusammen, die von den Professoren Fred Gage und Charles Stevens geleitet wurden. Die Stevens-Gruppe untersuchte die Fähigkeit von Gehirnzellen aus den “Knockout”-Mäusen, einen Prozess zu durchlaufen, der weithin als entscheidend für das Lernen gilt.

Beim Lernen kommunizieren Gehirnzellen über kleine Lücken, die Synapsen genannt werden, miteinander. Wenn ein elektrischer Impuls die Länge einer Gehirnzelle durchlaufen und die Spitze erreicht hat, schießt ein chemischer Botenstoff über die Lücke und löst einen Impuls in einer benachbarten Zelle aus. “Wie Läufer in einer Staffel”, sagte Stevens, “erzeugen Bahnen von Gehirnzellen unsere Gedanken und Erinnerungen.”

Doch in einem Rennen werden nicht alle Staffelstäbe gleich gut übergeben, und auch die Kommunikation über Synapsen kann variieren. Tatsächlich geht Lernen mit klar definierten Veränderungen der Effizienz einher, mit der Nachrichten Synapsen überqueren. “Es ist, als ob das Gehirn die Bahnen, die am Erlernen einer bestimmten Aufgabe oder Tatsache beteiligt sind, feinabstimmt”, sagt Stevens.

Die Ermittler stellten fest, dass Gehirnzellen aus dem Hippocampus von Knockout-Mäusen, der Hirnregion, die bekanntermaßen wichtig für Lernen und Gedächtnis ist, diese Fähigkeit zur Modifikation ihrer Synapsen nicht besitzen. “Daher haben wir eine unerwartete Verbindung zwischen einem häufigen, aber essentiellen Nährstoff, der Lernfähigkeit und den zellulären Schaltkreisen im Gehirn, die das Lernen steuern”, sagt Evans. “Zusammen deutet die Evidenz darauf hin, dass Vitamin A eine Art molekularen Schlüssel ist, der eine der mächtigsten Funktionen des menschlichen Gehirns freischaltet.”

Zu den Salk-Kooperationspartnern gehören Dinah Misner, Gerd Kemperman, Thomas Schikorski und Professor Fred Gage. Evans und Stevens sind Investigators am Howard Hughes Medical Institute. Evans ist auch Inhaber des March of Dimes Chair für molekulare Entwicklungsbiologie. Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit Vincent Giguére an der McGill University in Montreal und Henry M. Sucov an 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 gefördert.

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