Astrozyten, die unbesungenen Sterne der Parkinson-Forschung

In der Parkinson-Forschung 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 sie erforschen.

Astrozyten sind sternförmige Zellen im Gehirn und Rückenmark. Sie sind Teil einer größeren Gruppe von Zellen, die als Glia bekannt sind. Früher wurde angenommen, dass Glia, was Leim bedeutet, einfach die wichtigsten Neuronen zusammenhält. Wir wissen jetzt, dass sie eine viel expansivere und wichtigere Rolle spielen, und Forscher untersuchen, wie wichtig sie bei Parkinson sein könnten.

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

Fluoreszenzlichtmikroskopische Aufnahme von Astrozytenzellen im Gehirn eines menschlichen Fötus. Astrozyten haben zahlreiche Zweige des Bindegewebes, die die Neuronen unterstützen und ernähren. Das fibrilläre saure Protein der Glia ist grün; Zellkerne sind lila.

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

Astrozyten wurden erstmals in den frühen 1900er Jahren mit der Gesundheit des Gehirns in Verbindung gebracht. Ladislas von Meduna, ein ungarischer Neurowissenschaftler und Psychiater, stellte bei der Untersuchung von Autopsien 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 es im Gehirn von Parkinson-Patienten mehr Astrozyten in einem Seneszenzzustand zu geben scheint - 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 linderte das Entfernen dieser seneszenten Zellen die Nervenschädigung und verhinderte die Entwicklung von Parkinson, was darauf hindeutet, dass seneszierende Astrozyten möglicherweise zur Entwicklung von Parkinson beitragen.

Forscher der Stanford University fanden heraus, dass Astrozyten auch zu gefährlichen Astrozyten werden können, die Nervenzellen nicht mehr schützen und schädigen können. Bestimmte Zustände können Astrozyten in "reaktive" verwandeln, die nicht mehr in der Lage sind, die wesentlichen Aufgaben zu erledigen, um die Neuronen glücklich zu machen. 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 im MINT

Frauen sind an den meisten Arbeitsplätzen in den Bereichen Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik (STEM) unterrepräsentiert und machen nur 23% der Arbeitsplätze in MINT-Kernberufen in Großbritannien aus. Obwohl sich die Lücke langsam zu schließen scheint, ist noch ein weiter Weg vor uns. Frauen in diesen Branchen können mit bestimmten Hindernissen konfrontiert sein, wie Isolation, mangelndes flexibles Arbeiten 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 von Medikamenten zur Verbesserung der Astrozytenfunktion

Laura Ferraiuolo, eine Forscherin am Sheffield Institute for Translational Neuroscience (SITraN), untersucht, ob die Mitochondrien, die Energieerzeugungskraftwerke der Zellen, der Astrozyten bei Parkinson verändert werden könnten.

Mitochondrien wurden bereits 1989 mit Parkinson in Verbindung gebracht, als die von Parkinson in Großbritannien finanzierte Forschung zeigte, dass die von Parkinson betroffenen Mitochondrien in der Gehirnregion 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 fanden heraus, dass die von Parkinson-Patienten erzeugten Astrozyten im Vergleich zu Menschen 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 Parkinson UK Research Fellow bei SITraN. Heather hat Tausende bestehender Medikamente untersucht und bewertet, um festzustellen, ob eines von ihnen möglicherweise ungenutztes Potenzial für Parkinson hat. Sie nahm dann die Top-224-Medikamente und testete sie an Hautzellen von Menschen mit einer früh einsetzenden Form von ererbtem Parkinson, von Menschen mit einer spät einsetzenden ererbten 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 riesigen Menge an produzierten Daten hat Heather drei Gruppen von Arzneimitteln gefunden, die positive Auswirkungen sowohl auf die Mitochondrien als auch auf die Lysosomen (die für die Entsorgung der von Zellen produzierten Abfälle verantwortlich sind) in Hautzellen von Parkinson-Patienten haben.

Als nächstes wollte Heather untersuchen, wie diese Arzneimittelgruppen die Mitochondrien und Lysosomen schützen, und herausfinden, ob sie als Behandlung wirklich vielversprechend sind. Zu diesem Zweck bildete sie Gehirnzellen, indem sie die Hautzellen neu programmierte.

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

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