Gliazellen bei der Bildung von Synapsen entscheidend

Erkenntnisse sollen bessere Epilepsie-Behandlung ermöglichen

Wissenschafter der Stanford University School of Medicine haben entdeckt, dass auch Gliazellen eine entscheidende Rolle bei der Bildung von Synapsen während des Entwicklungsprozesses direkt nach der Geburt spielen. Bisher war nur bekannt, dass diese Zellen die Funktion der Neuronen im erwachsenen Gehirn unterstützen. Die neuen Einblicke in den normalen Vorgang der Bildung von Synapsen sollen eine verbesserte Behandlung von Drogenabhängigkeit und Epilepsie ermöglichen. Dabei handelt es sich um Krankheiten, die teilweise durch das Vorhandensein von zu vielen Synapsen gekennzeichnet sind. Die Kommunikation im Gehirn findet von einer Nervenzelle zur anderen über Synapsen statt. Diese Neuronenverbindungen bilden sich früh in der Gehirnentwicklung. Es wurde angenommen, dass ihre Bildung von den Nervenzellen selbst gelenkt wird. Die Ergebnisse der Studie wurden in dem Fachmagazin Cell veröffentlicht.

Gliazellen machen rund 90 Prozent der Zellen im Gehirn von Säugetieren aus. Bis vor kurzem konzentrierte sich die Wissenschaft auf ihre unterstützende Rolle. Das Team um Ben Barres entwickelte ein neues Verfahren zur Züchtung von Neuronen im Labor, das ohne Gliazellen auskommt. Die Forscher isolierten Proteine, die von den Gliazellen produziert wurden. Sie untersuchten in der Folge, was passiert, wenn diese Proteine einer Neuronenkultur hinzugefügt werden. Zwei der Proteine, Thrombospondin 1 und 2, führten zur Bildung von Synapsen. Diese Synapsen erwiesen sich allerdings als nicht voll funktionsfähig. Sie konnten Signale übertragen, aber waren nicht in der Lage sie zu empfangen.

Das Neuron, das das Signal überträgt, kann einen Neurotransmitter bilden. Das benachbarte Neuron, das das Signal empfängt, ist jedoch nicht in der Lage das Vorhandensein eines Neurotransmitters zu erkennen. Vollständig funktionsfähige Synapsen erfordern das Vorhandensein von Gliazellen. Laut Barres ist bekannt, dass die Gliazellen zumindest ein weiteres entscheidendes Protein produzieren, das man derzeit noch nicht identifiziert habe. Dieses unbekannte Protein ermöglicht dem empfangenden Neuron den Neurotransmitter zu entdecken, der von dem Neuron ausgeschickt wird, das bei der Bildung von Synapsen Signale überträgt.

In einem nächsten Schritt entwickelten die Wissenschafter einen Mäusestamm, dem die Fähigkeit Thrombospondin 1 und 2 zu bilden, fehlte. Die Gehirne diese Tiere wiesen 40 Prozent weniger Synapsen auf als jene normaler Mäuse. Gliazellen sondern diese Thrombospondine nur in den frühen Phasen der Gehirnentwicklung gleichzeitig mit der Bildung von Synapsen ab. Diese Erkenntnisse lassen den Schluss zu, dass die relativ geringe Fähigkeit des erwachsenen Gehirns neue Synapsen zu bilden, auf das Vorhandensein von nur geringen Mengen dieser Thrombospondine zurückzuführen sein könnte.