Sprießende Verbindungen im Gehirn: Das Hinzufügen von GDF10 zu Neuronen in einer Schale führt zur Bildung neuer Verbindungen zwischen Gehirnzellen. Dieser Prozess kann zur Erholung nach einem Schlaganfall führen.S. Thomas Carmichael, M.D., Ph.D., David Geffen Schule der Medizin an der Universität von Kalifornien Los Angeles. Mit Blick auf Hirngewebe von Mäusen, Affen und Menschen haben Wissenschaftler herausgefunden, dass ein Molekül, das als Wachstums- und Differenzierungsfaktor 10 (GDF10) bekannt ist, eine Schlüsselrolle bei Reparaturmechanismen nach einem Schlaganfall spielt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass GDF10 eine mögliche Therapie für die Erholung nach einem Schlaganfall sein kann. Die in Nature Neuroscience veröffentlichte Studie wurde vom National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), einem Teil der National Institutes of Health, unterstützt.

„Diese Erkenntnisse helfen, die Mechanismen der Reparatur nach einem Schlaganfall aufzuklären. Die Identifizierung dieses Schlüsselproteins erweitert unser Wissen darüber, wie sich das Gehirn von den verheerenden Auswirkungen eines Schlaganfalls heilt, und kann dazu beitragen, neue therapeutische Strategien zur Förderung der Genesung zu entwickeln „, sagte Francesca Bosetti, Ph.D., Stroke Program Director bei NINDS.Schlaganfall kann auftreten, wenn ein Gehirnblutgefäß blockiert wird und verhindert, dass in der Nähe befindliches Gewebe essentielle Nährstoffe erhält. Wenn dem Gehirngewebe Sauerstoff und Nährstoffe entzogen werden, beginnt es zu sterben. Sobald dies geschieht, werden Reparaturmechanismen wie das axonale Sprießen aktiviert, wenn das Gehirn versucht, den Schaden zu überwinden. Während des axonalen Keimens senden gesunde Neuronen neue Projektionen („Sprossen“) aus, die einige der während des Schlaganfalls verlorenen oder beschädigten Verbindungen wiederherstellen und neue bilden, was zu einer teilweisen Wiederherstellung führt. Vor dieser Studie war nicht bekannt, was die axonale Keimung auslöste.Frühere Studien deuteten darauf hin, dass GDF10 an den frühen Stadien der axonalen Keimung beteiligt war, aber seine genaue Rolle in diesem Prozess war unklar. S. Thomas Carmichael, M.D., Ph.D., und seine Kollegen an der David Geffen School of Medicine an der University of California Los Angeles haben sich GDF10 genauer angesehen, um herauszufinden, wie es zur axonalen Keimung beitragen kann.Dr. Carmichaels Team untersuchte Tiermodelle von Schlaganfällen sowie menschliches Autopsiegewebe und stellte fest, dass GDF10 sehr früh nach einem Schlaganfall aktiviert wurde. Dann testeten die Forscher mit Nagetieren und menschlichen Neuronen in einer Schüssel die Wirkung von GDF10 auf die Länge von Axonen, den neuronalen Projektionen, die Nachrichten zwischen Gehirnzellen transportieren. Sie entdeckten, dass GDF10 das axonale Wachstum stimulierte und die Länge der Axone erhöhte.“Wir fanden heraus, dass GDF10 viele verschiedene Neuronen in einer Schale wachsen ließ, einschließlich menschlicher Neuronen, die aus Stammzellen gewonnen wurden“, sagte Dr. Carmichael.

Seine Gruppe fand auch heraus, dass GDF10 für die funktionelle Erholung nach einem Schlaganfall wichtig sein kann. Sie behandelten Mausmodelle des Schlaganfalls mit GDF10 und ließen die Tiere verschiedene motorische Aufgaben ausführen, um die Genesung zu testen. Die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass steigende GDF10-Spiegel mit einer signifikant schnelleren Erholung nach einem Schlaganfall verbunden waren. Als die Forscher GDF10 blockierten, leisteten die Tiere die motorischen Aufgaben nicht so gut, was darauf hindeutet, dass die Reparaturmechanismen beeinträchtigt waren — und dass die natürlichen GDF10-Spiegel im Gehirn ein Signal für die Genesung darstellen.

„Wir waren überrascht, wie konsequent GDF10 über alle Analyseebenen hinweg neue Verbindungen entstehen ließ. Wir untersuchten kortikale Neuronen von Nagetieren und menschliche Neuronen in Schalen sowie in lebenden Tieren. Es ist ein anspruchsvoller Handschuh zu laufen, aber die Auswirkungen von GDF10 hielten in allen Ebenen, die wir getestet haben „, sagte Dr. Carmichael.

Es wurde allgemein angenommen, dass Mechanismen der Gehirnreparatur denen ähneln, die während der Entwicklung auftreten. Dr. Carmichaels Team führte umfassende Analysen durch, um die Auswirkungen von GDF10 auf Gene im Zusammenhang mit der Schlaganfallreparatur mit Genen zu vergleichen, die an Entwicklung, Lernen und Gedächtnis beteiligt sind, Prozesse, die dazu führen, dass sich Verbindungen zwischen Neuronen bilden.

Überraschenderweise gab es wenig Ähnlichkeit. Die Ergebnisse zeigten, dass GDF10 nach einem Schlaganfall ganz andere Gene beeinflusste als diejenigen, die an Entwicklung, Lernen und Gedächtnis beteiligt waren.

„Wir fanden heraus, dass Regeneration ein einzigartiges Programm im Gehirn ist, das nach einer Verletzung auftritt. Es ist nicht einfach Entwicklung 2.0, die die gleichen Mechanismen verwendet, die stattfinden, wenn sich das Nervensystem bildet „, sagte Dr. Carmichael.Weitere Forschung ist notwendig, um festzustellen, ob GDF10 eine mögliche Behandlung für die Schlaganfallwiederherstellung sein kann.Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse des NINDS (NS085019, NS086431) und der American Heart Association (09SDG2310180) unterstützt.

Das NINDS (http://www.ninds.nih.gov) ist der landesweit führende Geldgeber für die Erforschung des Gehirns und des Nervensystems. Die Mission von NINDS ist es, grundlegendes Wissen über das Gehirn und das Nervensystem zu suchen und dieses Wissen zu nutzen, um die Belastung durch neurologische Erkrankungen zu reduzieren.Über die National Institutes of Health (NIH): NIH, die medizinische Forschungsagentur des Landes, umfasst 27 Institute und Zentren und ist Bestandteil des US-Gesundheitsministeriums. NIH ist die primäre Bundesbehörde, die grundlegende, klinische und translationale medizinische Forschung durchführt und unterstützt und die Ursachen, Behandlungen und Heilungen für häufige und seltene Krankheiten untersucht. Weitere Informationen über NIH und seine Programme, Besuch www.nih.gov .

NIH…Entdeckung in Gesundheit verwandeln®