Rezeptoren im Gehirn stehen im Zusammenhang mit Schizophrenie und Autismus

Rezeptoren im Gehirn stehen im Zusammenhang mit Schizophrenie und Autismus

Mäuse, denen eine Reihe von Rezeptoren in einem Neuronentyp im Gehirn fehlten, entwickelten zwanghaftes, asoziales Verhalten, fanden Salk-Wissenschaftler heraus

LA JOLLA–Der Verlust eines kritischen Rezeptors in einer speziellen Klasse inhibitorischer Neuronen im
Laut einer neuen Studie von Salk-Wissenschaftlern könnte das Gehirn für neurologische Entwicklungsstörungen wie Autismus und Schizophrenie verantwortlich sein.

Die Bedeutung des mGluR5 genannten Rezeptors in anderen Bereichen des Gehirns war bereits zuvor bekannt. Bisher hatte jedoch niemand ihre spezifische Rolle in einem Zelltyp untersucht, der als Parvalbumin-positive Interneurone bekannt ist und von dem man annimmt, dass er für die allgemeine Wahrnehmung und die Erzeugung bestimmter Arten von oszillierenden Wellenmustern im Gehirn wichtig ist.

„Wir fanden heraus, dass Mäuse ohne diesen Rezeptor in den Parvalbuminzellen viele schwerwiegende Verhaltensdefizite aufweisen“, sagt er Terrence Sejnowski, Chef von Salk's Labor für Computational Neurobiology, der die in veröffentlichten Forschungsarbeiten leitete Molecular Psychiatry am 11. August 2015. „Und viele von ihnen ahmen wirklich genau das nach, was wir bei Schizophrenie sehen.“

Wenn Mäuse so manipuliert werden, dass ihnen der mGluR5-Rezeptor in Parvalbuminzellen (rechts) fehlt, verfügen sie über weniger hemmende (rote) Verbindungen, die die Aktivität erregender Neuronen steuern.

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Bild: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies

Wissenschaftler hatten zuvor herausgefunden, dass sich die Netzwerke des Gehirns nicht richtig bildeten, wenn die molekulare Signalübertragung in diesen Zellen während der Entwicklung gestört wurde. Separate Studien haben ergeben, dass mGluR5-Rezeptoren, die Glutamatsignale im Gehirn übertragen, mit Suchtstörungen, Angstzuständen und dem Fragile-X-Syndrom in Zusammenhang stehen. Aber in diesen Fällen ist mGluR5 in erregenden Zellen betroffen, nicht in hemmenden Zellen wie den Parvalbumin-positiven Interneuronen.

Das Salk-Team fragte sich, welche Rolle mGluR5 in den Parvalbuminzellen spielte, da die Zellen als so wichtig für die Gehirnentwicklung angesehen wurden. Sie arbeiteten mit dem Team von Athina Markou von der Abteilung für Psychiatrie der University of California in San Diego zusammen, um zu untersuchen, was passierte, als der Rezeptor nach der anfänglichen Bildung des Gehirns selektiv aus diesen Zellen gelöscht wurde. Sie stellten fest, dass Mäuse ohne den Rezeptor in diesen Zellen eine Vielzahl von Entwicklungsproblemen hatten, darunter zwanghaftes, sich wiederholendes Fellpflegeverhalten und asoziale Tendenzen. Darüber hinaus ähnelten die Aktivitätsmuster im Gehirn der Tiere denen bei Menschen mit Schizophrenie.

„Diese Entdeckung impliziert, dass Veränderungen nach der Geburt und nicht nur vor der Geburt die Art und Weise beeinflussen, wie das Netzwerk aufgebaut ist“, sagt er Margarita Behrens, korrespondierender Autor und wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Salk.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Veränderung der mGluR5-Rezeptoren in diesen Gehirnzellen ein entscheidender Schritt bei der Entstehung einiger neurologischer Entwicklungsstörungen sein könnte, fügt Sejnowski hinzu. Das seien gute Nachrichten, sagt er, denn die molekulare Veränderung sei potenziell reversibel.

Terrence Sejnowski und Margarita Behrens

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Bild: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies

„Die Zellen sind noch am Leben, und wenn wir herausfinden, wie wir einige dieser molekularen Schalter verändern können, könnten wir die Zellen möglicherweise tatsächlich wieder in einen gesunden, funktionierenden Zustand versetzen“, sagt er.

Laut Behrens sollte die Studie auch ein Warnsignal an die Pharmaindustrie sein, sich vor Medikamenten in Acht zu nehmen, die mGluR5 im gesamten Gehirn beeinflussen. „Es laufen zahlreiche klinische Studien, die sich mit der Modulation von mGluR5 bei Angstzuständen und dem Fragile-X-Syndrom befassen“, sagt sie. „Aber unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass es bei einer Beeinflussung von Parvalbumin-Neuronen zu unerwarteten Verhaltensänderungen kommen könnte.“

Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um zu zeigen, ob die mGluR5-Rezeptoren der Parvalbuminzellen mit Krankheiten beim Menschen zusammenhängen und wenn ja, was den Verlust oder die Störung der Rezeptoren verursacht.

Weitere Forscher an der Studie waren A. Pinto-Duarte, A. Kappe, A. Zembrzycki, EA Mukamel, K. Lucero und X. Wang vom Salk Institute; und SA Barnes und A. Markou von der University of California, San Diego.

Die Arbeit und die beteiligten Forscher wurden durch Zuschüsse der National Institutes of Health und des Howard Hughes Medical Institute sowie ein Stipendium der Calouste Gulbenkian Foundation unterstützt.