Forscher an der University of Notre Dame beschreiben in den Proceedings of the National Academy of Sciences mehrere direkte und indirekte Mechanismen, durch die chronische Kompression Neuronen tötet. Meenal Datta und Christopher Patzke führten die Studie an; Datta untersucht Tumormaschinenbau und Patzke erzeugt neuronale Zellen aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs). Die Experimente zeigen, dass anhaltender mechanischer Druck Programme zum programmierten Zelltod in Neuronen aktiviert und so zu irreversiblem Zellverlust führt.
Im Labor züchteten die Forschenden Netzwerkmodelle aus Neuronen und Gliazellen und setzten diese einem dauerhaften Druck aus, um die Kompression durch ein Glioblastom nachzubilden. Doktoranden verglichen überlebende mit toten Zellen. Aus der Sequenzierung der messenger-RNA ergaben sich erhöhte HIF-1-Werte, die stressadaptive Gene signalisieren und Entzündungen fördern können. Zudem löste die Kompression eine AP-1-Genexpression aus, was auf eine neuroinflammatorische Reaktion hindeutet.
Die Analyse von Patientendaten aus dem Ivy Glioblastoma Atlas Project zeigte ähnliche Stresssignale, veränderte Genexpression und synaptische Funktionsstörungen. Zusätzliche Versuche mit einem Live-Kompressionssystem an präklinischen Hirnmodellen stützten die Befunde. Die Forschenden sehen in den identifizierten Signalwegen mögliche Ansatzpunkte für Medikamente zur Verringerung neuronalen Zelltods; ihr Ansatz ist dabei krankheitsagnostisch und könnte auch für andere Zustände gelten, die die Gehirnmechanik verändern, etwa traumatische Hirnverletzungen. Die Studie wurde unter anderem vom National Institutes of Health und dem Harper Cancer Research Institute at Notre Dame gefördert.
Schwierige Wörter
- kompression — mechanischer Druck auf Gewebe oder Zellen
- programmierter zelltod — Zelle stirbt kontrolliert durch eigene Mechanismenprogrammierten Zelltod
- neuron — Nervenzelle, die Signale im Gehirn überträgtNeuronen
- gliazelle — Unterstützende Zelle im Nervensystem neben NeuronenGliazellen
- sequenzierung — Bestimmung der Reihenfolge von Nukleinsäuren
- genexpression — Herstellung von Proteinen aus Geninformation
- entzündung — Immunsystemreaktion mit Rötung und SchwellungEntzündungen
- krankheitsagnostisch — nicht an eine spezifische Krankheit gebunden
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Diskussionsfragen
- Welche Vorteile und Risiken sehen Sie, wenn Medikamente den durch Kompression ausgelösten neuronalen Zelltod verringern?
- Wie könnte ein krankheitsagnostischer Forschungsansatz für andere Zustände, etwa traumatische Hirnverletzungen, nützlich sein?
- Welche Schritte wären Ihrer Meinung nach nötig, um Laborbefunde aus diesen Modellen sicher auf Patienten zu übertragen?
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