Astrozyten, die unbesungenen Stars der Parkinson-Forschung

In der Forschung von Parkinson sind wir es gewohnt, von den Dopamin produzierenden Neuronen zu hören, die im Laufe der Zeit verloren gehen. Heute, am internationalen Frauentag, betrachten wir einen anderen Zelltyp und die Frauen, die ihn untersuchen.

Astrozyten sind sternförmige Zellen im Gehirn und Rückenmark. Sie sind Teil einer größeren Gruppe von Zellen, die als Glia bekannt sind. Früher dachte man, Glia, was Leim bedeutet, klebe die wichtigen Neuronen einfach zusammen und halte sie zusammen. Wir wissen jetzt, dass sie eine weitaus umfassendere und wichtigere Rolle spielen, und Forscher untersuchen, wie wichtig sie für Parkinson sein könnten.

Untersuchungen haben ergeben, dass wir ungefähr 86 Milliarden Neuronen in unserem Gehirn haben und die ein- bis zehnfache Glia.

Fluoreszenzlichtmikroskopische Aufnahme von Astrozytenzellen im Gehirn eines menschlichen Fötus. Astrozyten haben zahlreiche Bindegewebszweige, die die Nervenzellen unterstützen und ernähren. Das fibrilläre saure Protein der Gliazelle ist grün; Zellkerne sind lila.

Astrozyten haben viele Funktionen und arbeiten hart, um Nervenzellen und ihre Umgebung zu regulieren. Sie liefern Nährstoffe, Wachstumsfaktoren und Chemikalien, um die Nervenzellen gesund zu halten, überschüssige Neurotransmitter zu beseitigen und Schäden im Gehirn und Rückenmark zu reparieren.

Astrozyten wurden zum ersten Mal in den frühen 1900er Jahren mit der Gesundheit des Gehirns in Verbindung gebracht. Während des Autopsiestudiums stellte Ladislas von Meduna, ein ungarischer Neurowissenschaftler und Psychiater, fest, dass Menschen mit Schizophrenie oder Depression weniger Astrozyten in der äußeren Schicht ihres Gehirns hatten.

Wie sind Astrozyten an Parkinson beteiligt?

Verschiedene Studien haben auf eine Rolle von Astrozyten bei der Entwicklung von Parkinson hingewiesen.

Untersuchungen in Kalifornien haben gezeigt, dass sich im Gehirn von Parkinson-Patienten offenbar mehr Astrozyten in einem Seneszenzzustand befinden - einem Zustand, in dem sich eine Zelle nicht mehr teilen kann. Die Forscher fanden auch heraus, dass die Exposition gegenüber einem Herbizid, Paraquat, gesunde Astrozyten in seneszierende verwandelt.

In einem Mausmodell von Parkinson verringerte das Entfernen dieser alternden Zellen die Nervenschädigung und verhinderte die Symptome der Parkinson-Entwicklung, was darauf hindeutet, dass seneszierende Astrozyten zur Entwicklung von Parkinson beitragen könnten.

Forscher der Stanford University stellten fest, dass Astrozyten auch zu gefährlichen Astrozyten werden können, die Nervenzellen nicht mehr schützen können und sie beschädigen können. Bestimmte Zustände können Astrozyten in „reaktive“ umwandeln, die nicht mehr in der Lage sind, die wesentlichen Aufgaben zu erledigen, um die Neuronen bei Laune zu halten. Die Forscher analysierten Gehirngewebe von Menschen mit Parkinson und anderen neurodegenerativen Erkrankungen. Sie fanden große Cluster dieser reaktiven Astrozyten in den Bereichen, die am stärksten von den verschiedenen Bedingungen betroffen sind, was darauf hindeutet, dass ihre Bildung zum Verlust von Neuronen bei Parkinson beiträgt.

Frauen in STEM

Frauen sind an den meisten Arbeitsplätzen in den Bereichen Naturwissenschaften, Technik, Ingenieurwesen und Mathematik (STEM) unterrepräsentiert und machen in Großbritannien nur 23% der Frauen aus, die in MINT-Kernberufen tätig sind. Obwohl sich die Lücke langsam zu schließen scheint, ist noch einiges zu tun. Frauen in diesen Branchen können mit bestimmten Hindernissen konfrontiert sein, wie z. B. Isolation, mangelnde Flexibilität und fehlende weibliche Vorbilder.

Bei Parkinson in Großbritannien fehlt es uns nicht an Vorbildern. Hier sehen wir uns zwei inspirierende Forscher an, die Astrozyten bei Parkinson erforschen.

Screening-Medikamente zur Verbesserung der Astrozytenfunktion

Laura Ferraiuolo, Forscherin am Sheffield Institute for Translational Neuroscience (SITraN), untersucht, ob die Mitochondrien, die Energie erzeugenden Kraftwerke der Zellen, der Astrozyten bei Parkinson alarmiert sein könnten.

Mitochondrien wurden 1989 mit Parkinson in Verbindung gebracht, als die von Großbritannien finanzierten Untersuchungen von Parkinson zeigten, dass die Mitochondrien in der von Parkinson betroffenen Hirnregion nicht so funktionierten, wie sie sein sollten. Seitdem haben Forscher versucht herauszufinden, warum die Mitochondrien nicht mehr funktionieren und wie sie wieder in Betrieb genommen werden können.

Laura und ihr Team nahmen Hautbiopsien von Menschen mit und ohne Parkinson. Anschließend programmierten sie diese Hautzellen in Neuronen und Astrozyten um. Sie stellten fest, dass die von Parkinson-Patienten erzeugten Astrozyten im Vergleich zu Patienten ohne diese Erkrankung mehr Mitochondrien aufwiesen, diese Mitochondrien jedoch nicht so gut funktionierten. Und ohne eine zuverlässige Energiequelle funktionierten die Astrozyten auch nicht gut.

Heather Mortiboys ist eine britische Parkinson-Forscherin bei SITraN. Heather hat Tausende von bestehenden Medikamenten untersucht und bewertet, um festzustellen, ob eines von ihnen möglicherweise ungenutztes Potenzial für Parkinson hat. Dann nahm sie die 224 besten Medikamente und testete sie an Hautzellen von Menschen mit einer früh einsetzenden Form von Parkinson, von Menschen mit einer spät einsetzenden Form von Parkinson und von Menschen mit einer Erkrankung, die keine Gene tragen, von denen bekannt ist, dass sie das Risiko erhöhen .

Bei der Analyse der immensen Menge an produzierten Daten hat Heather drei Wirkstoffgruppen gefunden, die bei Parkinson-Patienten positive Auswirkungen auf die Mitochondrien und die Lysosomen (die für die Entsorgung der von den Zellen produzierten Abfälle verantwortlich sind) in Hautzellen haben.

Heather wollte als nächstes untersuchen, wie diese Gruppen von Medikamenten die Mitochondrien und Lysosomen schützen und herausfinden, ob sie als Behandlung wirklich vielversprechend sind. Zu diesem Zweck stellte sie Gehirnzellen her, indem sie die Hautzellen umprogrammierte.

Sie haben herausgefunden, dass die Medikamente einen Prozess beschleunigen können, bei dem beschädigte Mitochondrien abgebaut werden (bekannt als Mitophagie), und zwar wieder auf ein normales Niveau in den Gehirnzellen, die sie hergestellt haben. Sie haben auch untersucht, welchen Mitophagie-Weg die Medikamente aktivieren könnten.

Laura testet jetzt die von Heather identifizierten Medikamente, um festzustellen, ob sie auch den Mitochondrien in den Astrozyten helfen können, besser zu funktionieren. Um die Neuronen bei Parkinson zu schützen, müssen möglicherweise auch die Astrozyten behandelt werden.